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Physique 3ᵉ

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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
Trois QCM de 12 questions : facile pour le prisme, le laser, les couleurs, l’infrarouge et le four à micro-ondes, moyen pour les filtres, la fluorescence, l’ordre des domaines et l’index UV en altitude, difficile pour les expériences de Herschel et de Ritter, l’ADN, la couche d’ozone et les erreurs de raisonnement.

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
  1. 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.

  2. 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.

  3. 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.

  4. 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.

  5. 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.

  6. 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.

  7. 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.

  8. 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.

  9. 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.

  10. 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.

  11. 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.

  12. 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
  1. 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.

  2. 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).

  3. 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.

  4. 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.

  5. 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.

  6. 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.

  7. 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.

  8. 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.

  9. 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 %.

  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.

  11. 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.

  12. 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
  1. 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.

  2. 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.

  3. 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.

  4. 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.

  5. 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.

  6. 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.

  7. 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.

  8. 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.

  9. 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.

  10. 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.

  11. 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.

  12. 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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