Ressources · 3ᵉ · Physique
Lumière : spectre, infrarouge et ultraviolet
La lumière blanche décomposée par un prisme ou par les gouttes de pluie ; lumière polychromatique ou monochromatique ; les couleurs du spectre et les filtres colorés ; l’infrarouge et l’ultraviolet, invisibles de part et d’autre du visible ; la famille des ondes électromagnétiques, des ondes radio aux rayons gamma ; leurs utilisations, leurs dangers et comment s’en protéger
À propos de cette page
Les 36 questions du QCM en version texte
Pour réviser sans écran ou imprimer : chaque question avec ses propositions ; la bonne réponse et son explication se déplient.
Niveau facile ★ — 12 questions
Le spectre de la lumière blanche obtenu avec un prisme est…
- A. une bande continue de couleurs
- B. une suite de traits séparés
- C. une seule tache blanche
- D. une bande seulement rouge
Réponse
A. une bande continue de couleurs — Les couleurs passent de l’une à l’autre sans frontière nette, du rouge au violet : le spectre est continu.
Pourquoi dit-on que la lumière d’un laser est monochromatique ?
- A. elle ne forme qu’un seul rayon
- B. elle est plus puissante qu’une lampe
- C. elle ne contient qu’une seule couleur
- D. elle ne se propage que dans l’air
Réponse
C. elle ne contient qu’une seule couleur — Mono = une seule, chromatique = couleur : à travers un prisme, elle est déviée sans s’étaler.
Sur l’écran, entre le jaune et le bleu du spectre, on trouve…
- A. l’orange
- B. le vert
- C. le rouge
- D. le violet
Réponse
B. le vert — Ordre : rouge, orange, jaune, vert, bleu, violet.
Un vitrail bleu éclairé par le Soleil fait une tache bleue sur le sol. Le verre du vitrail…
- A. ajoute du bleu à la lumière
- B. change le blanc en bleu
- C. renvoie le bleu vers le ciel
- D. absorbe les autres couleurs
Réponse
D. absorbe les autres couleurs — Comme un filtre, il retire des couleurs à la lumière blanche : seul le bleu le traverse.
Une lumière qui ne contient que du vert arrive sur un filtre qui ne laisse passer que le rouge. On voit…
- A. une tache rouge
- B. du noir : rien ne passe
- C. une tache verte
- D. une tache jaune
Réponse
B. du noir : rien ne passe — Le filtre absorbe le vert et ne peut pas fabriquer de rouge : rien ne sort.
En 1 895, Wilhelm Röntgen a découvert…
- A. les rayons X
- B. l’infrarouge
- C. l’ultraviolet
- D. les ondes radio
Réponse
A. les rayons X — Röntgen les a nommés « X » parce qu’il en ignorait la nature.
Au soleil, la sensation de chaleur sur la peau vient surtout…
- A. de l’ultraviolet
- B. des rayons X
- C. des ondes radio
- D. de l’infrarouge
Réponse
D. de l’infrarouge — L’infrarouge échauffe ce qu’il éclaire ; l’ultraviolet, lui, donne les coups de soleil.
Lequel n’est pas une onde électromagnétique ?
- A. la lumière d’une lampe
- B. le signal d’un téléphone
- C. le son d’un tambour
- D. le signal d’un poste de radio
Réponse
C. le son d’un tambour — Le son est une onde mécanique : il ne traverse pas le vide.
Le radar d’un contrôle de vitesse utilise…
- A. des micro-ondes
- B. des rayons X
- C. des ultraviolets
- D. des rayons gamma
Réponse
A. des micro-ondes — Les radars utilisent des micro-ondes, les ondes radio les plus proches de l’infrarouge.
Un arc-en-ciel est dû…
- A. à la couleur propre des gouttes de pluie
- B. à la réflexion de la lumière sur les nuages
- C. à l’absorption de la lumière par l’air très humide des nuages
- D. à la dispersion de la lumière par les gouttes de pluie
Réponse
D. à la dispersion de la lumière par les gouttes de pluie — Chaque goutte décompose la lumière blanche du Soleil, comme un petit prisme.
Un index UV de 3 correspond à un risque…
- A. faible
- B. modéré
- C. élevé
- D. très élevé
Réponse
B. modéré — Échelle de l’OMS : de 3 à 5, risque modéré.
Le four à micro-ondes garde ses ondes à l’intérieur grâce…
- A. à la vitre transparente de sa porte, qui arrête les ondes
- B. à la lumière de sa lampe, qui les repousse
- C. à son enveloppe de métal et à la grille de la porte
- D. à son plateau tournant, qui les absorbe
Réponse
C. à son enveloppe de métal et à la grille de la porte — Le métal arrête les micro-ondes ; la grille de la vitre les retient tout en laissant passer la lumière.
Niveau moyen ★★ — 12 questions
Un faisceau ne donne qu’une seule tache après un prisme. Sa lumière est…
- A. polychromatique
- B. monochromatique
- C. blanche
- D. ultraviolette
Réponse
B. monochromatique — Une seule tache : une seule couleur. Une lumière blanche, polychromatique, s’étalerait en bande.
Pourquoi un prisme sépare-t-il les couleurs de la lumière blanche ?
- A. le verre fabrique les couleurs en la traversant
- B. le prisme absorbe la lumière blanche et la recolore
- C. chaque couleur ressort du prisme à un moment différent
- D. chaque couleur est déviée d’un angle différent
Réponse
D. chaque couleur est déviée d’un angle différent — Toutes les couleurs sont déjà dans la lumière blanche ; le prisme les dévie inégalement, du rouge (moins) au violet (plus).
Une lampe qui n’émet que de l’orange éclaire un filtre qui laisse passer du vert au violet. Il sort…
- A. rien : on voit du noir
- B. de la lumière orange
- C. de la lumière verte
- D. du vert, du bleu et du violet
Réponse
A. rien : on voit du noir — Aucune couleur commune entre l’orange qui arrive et ce que le filtre laisse passer : il ne sort rien.
Lumière blanche, puis un filtre qui laisse passer de l’orange au bleu, puis un filtre qui laisse passer du vert au violet. Il sort…
- A. toutes les couleurs
- B. rien du tout
- C. le vert et le bleu
- D. l’orange et le violet
Réponse
C. le vert et le bleu — Seules les couleurs laissées par les deux filtres passent : le vert et le bleu.
Sous une lampe à UV, la peau d’une banane bien mûre brille en bleu. Ce que l’on voit, c’est…
- A. l’ultraviolet de la lampe lui-même
- B. de l’infrarouge émis par la peau
- C. de la lumière visible émise par la peau
- D. la lumière jaune de la banane
Réponse
C. de la lumière visible émise par la peau — L’ultraviolet reste invisible : des substances fluorescentes de la peau mûre le reçoivent et émettent de la lumière visible, bleue.
Dans quel ordre trouve-t-on ces domaines dans la famille des ondes électromagnétiques ?
- A. ondes radio, infrarouge, visible, ultraviolet
- B. infrarouge, ondes radio, visible, ultraviolet
- C. ondes radio, ultraviolet, visible, infrarouge
- D. visible, infrarouge, ondes radio, ultraviolet
Réponse
A. ondes radio, infrarouge, visible, ultraviolet — Ondes radio, infrarouge, visible, ultraviolet, puis rayons X et rayons gamma.
Le domaine voisin de l’infrarouge, du côté opposé au visible, est celui…
- A. de l’ultraviolet
- B. des rayons X
- C. des rayons gamma
- D. des ondes radio
Réponse
D. des ondes radio — Ondes radio, puis infrarouge, puis visible : de l’autre côté de l’infrarouge, les ondes radio.
Les ondes d’une borne Wi-Fi et la lumière d’une lampe…
- A. sont, l’une un son, l’autre une onde
- B. sont des ondes de même nature
- C. n’ont aucun point commun
- D. ne vont pas à la même vitesse
Réponse
B. sont des ondes de même nature — Ce sont deux ondes électromagnétiques : même nature, même vitesse dans le vide.
Sur une plage, quelle surface renvoie le plus d’ultraviolets ?
- A. le sable sec
- B. l’eau calme
- C. l’herbe du parking
- D. l’écume des vagues
Réponse
D. l’écume des vagues — Selon l’OMS : écume environ 25 %, sable environ 15 %, eau et herbe moins de 10 %.
Un index UV de 8 correspond à un risque…
- A. élevé
- B. très élevé
- C. extrême
- D. modéré
Réponse
B. très élevé — De 8 à 10 : risque très élevé.
L’index UV vaut 6 dans une vallée. 1 500 m plus haut, avec 10 % de plus par 1 000 m, il vaut environ…
- A. 7
- B. 9
- C. 6
- D. 8
Réponse
A. 7 — 1 500 m : 15 % de plus ; 6 × 1,15 = 6,9, soit environ 7. 9 vient de 50 % au lieu de 15 % ; 8 vient de 6 + 1,5 : on n’ajoute pas un point par 1 000 m.
Pourquoi l’index UV est-il plus fort à midi qu’en fin d’après-midi ?
- A. l’air est plus chaud à midi, ce qui crée des UV
- B. le Soleil est plus près de la Terre à midi
- C. le Soleil est plus haut : ses UV traversent moins d’air
- D. les nuages disparaissent toujours à midi
Réponse
C. le Soleil est plus haut : ses UV traversent moins d’air — Quand le Soleil est haut, ses rayons traversent moins d’atmosphère, qui arrête une partie des UV.
Niveau difficile ★★★ — 12 questions
Un élève affirme : « Le prisme colore la lumière blanche. » Quelle observation le contredit ?
- A. le spectre obtenu va du rouge jusqu’au violet
- B. le violet est la couleur la plus déviée
- C. un laser vert ressort du prisme sans aucune autre couleur
- D. l’arc-en-ciel montre exactement les mêmes couleurs que le prisme
Réponse
C. un laser vert ressort du prisme sans aucune autre couleur — Si le prisme fabriquait des couleurs, il en ajouterait aussi à la lumière d’un laser ; or le laser ressort d’une seule couleur. Le prisme sépare seulement les couleurs déjà présentes.
Lumière blanche, puis un filtre qui laisse passer du rouge à l’orange, puis un filtre qui ne laisse passer que le bleu. Il sort…
- A. rien
- B. du bleu
- C. de l’orange
- D. du rouge et de l’orange
Réponse
A. rien — Le bleu est absorbé par le premier filtre ; le second absorbe tout le reste : rien ne sort.
Un projecteur de scène n’émet que du rouge et du vert. Après un prisme, on voit…
- A. une bande continue de couleurs, du rouge jusqu’au violet
- B. une seule tache, de couleur jaune
- C. une seule tache blanche, déviée
- D. deux bandes séparées, une rouge et une verte
Réponse
D. deux bandes séparées, une rouge et une verte — Le prisme sépare les couleurs présentes, et seulement elles : une bande rouge, une bande verte, plus déviée.
Dans l’expérience de Herschel, pourquoi place-t-on aussi des thermomètres témoins hors du spectre ?
- A. pour mesurer l’ultraviolet au-delà du violet
- B. pour comparer avec la température de la pièce
- C. pour recomposer la lumière blanche du Soleil
- D. pour vérifier que le verre du prisme lui-même chauffe
Réponse
B. pour comparer avec la température de la pièce — Un thermomètre éclairé ne prouve quelque chose que s’il monte plus que les témoins restés à la température de la pièce.
Ritter voit un sel d’argent noircir au-delà du violet. Pourquoi est-ce la preuve d’un rayonnement ?
- A. rien de visible n’y arrive, et le sel réagit
- B. le sel y émet sa propre lumière, de couleur violette
- C. le violet est le plus intense du spectre
- D. le sel noircit aussi dans le noir complet
Réponse
A. rien de visible n’y arrive, et le sel réagit — Le sel ne réagit qu’à ce qu’il reçoit : s’il noircit là où l’œil ne voit rien, un rayonnement invisible y arrive.
Lequel de ces rayonnements peut abîmer l’ADN ?
- A. les ondes d’un talkie-walkie
- B. l’infrarouge d’une lampe chauffante
- C. les micro-ondes d’un four
- D. les rayons X d’un scanner
Réponse
D. les rayons X d’un scanner — Les rayons X sont ionisants ; ondes radio, micro-ondes et infrarouge chauffent seulement.
Lors d’une éruption solaire, un éclair de lumière et une bouffée d’ondes radio partent en même temps du Soleil. Sur Terre…
- A. les ondes radio arrivent avant
- B. ils arrivent en même temps
- C. la lumière arrive avant
- D. seule la lumière arrive
Réponse
B. ils arrivent en même temps — Toutes les ondes électromagnétiques vont à la même vitesse dans le vide : elles arrivent ensemble.
Laquelle de ces ondes n’est pas une onde radio ?
- A. les micro-ondes d’un four
- B. le signal d’une radio FM
- C. l’infrarouge d’un radiateur
- D. les ondes d’une borne Wi-Fi
Réponse
C. l’infrarouge d’un radiateur — Les micro-ondes font partie des ondes radio ; l’infrarouge est un autre domaine, entre ondes radio et visible.
Index UV de 4 au bord de la mer. Au sommet d’un col, à 2 700 m d’altitude, on peut s’attendre à…
- A. moins de 4, car l’air y est plus froid
- B. environ 5, un peu plus qu’en bas
- C. 4 exactement : l’altitude ne change rien
- D. environ 2, car l’air y est bien plus pur
Réponse
B. environ 5, un peu plus qu’en bas — 2 700 m : 27 % de plus, 4 × 1,27 = 5,08, soit environ 5 : moins d’air au-dessus de soi, donc moins d’UV arrêtés.
Un élève affirme : « Le four à micro-ondes rend les aliments radioactifs. » Que lui répondre ?
- A. vrai : les micro-ondes sont des rayons gamma atténués
- B. vrai, mais seulement si la porte reste un peu ouverte
- C. faux : ses ondes radio ne font que chauffer les aliments
- D. faux : le four utilise des rayons X, sans danger
Réponse
C. faux : ses ondes radio ne font que chauffer les aliments — Les micro-ondes sont des ondes radio : elles agitent l’eau des aliments, qui chauffe ; elles ne rendent rien radioactif.
Pourquoi le technicien d’une clinique vétérinaire sort-il de la salle pendant la radio, alors que l’animal reste ?
- A. il en ferait des dizaines par jour : les doses s’additionneraient
- B. les rayons X ne touchent que l’animal posé sur la table
- C. les rayons X ne passent pas à travers le corps d’un animal
- D. sa présence près de la table brouillerait l’image prise par l’appareil
Réponse
A. il en ferait des dizaines par jour : les doses s’additionneraient — Une radio de temps en temps, utile, est une faible dose ; le personnel, exposé à chaque examen, se protège par la distance et le plomb.
La couche d’ozone arrête une partie des UV du Soleil, les plus dangereux pour l’ADN. Là où elle s’amincit, à la même heure et sous le même Soleil, l’index UV…
- A. baisse, car moins d’ozone fabrique moins d’UV
- B. ne change pas : l’ozone n’agit que sur la chaleur
- C. baisse, car l’air laisse passer moins de lumière
- D. augmente, car moins d’UV sont arrêtés en altitude
Réponse
D. augmente, car moins d’UV sont arrêtés en altitude — Moins d’ozone, moins d’UV arrêtés en altitude : il en arrive davantage au sol, et l’index UV, qui mesure leur intensité, est plus élevé.
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