QCM annales 2012

PACES
UE 3 1ère partie
Session de Décembre 2012
DUREE TOTALE DE L'EPREUVE :
1h 30
Veuillez vérifier que ce cahier comporte 18 pages,
20 questions numérotées de 1 à 20 :
Questions 1 à 3 :
Questions 4 à 8 :
Questions 9 à 13 :
Questions 14 à 15 :
Questions 16 à 20 :
États de la matière et leur caractérisation
Les très basses fréquences du spectre électromagnétique
Rayons X et gamma - Rayonnements particulaires
Méthodes d’étude en électrophysiologie jusqu’à l’ECG
Le domaine de l’optique
La dernière page (page 18) est un formulaire.
• Les questions posées sont des questions à choix multiples (QCM), de type simple ou
à combinaison de propositions.
• Pour chaque question, il n'existe qu'UNE ET UNE SEULE BONNE REPONSE
(A, B, C, D, E, F ou G).
• Quand plusieurs valeurs numériques sont proposées, le candidat choisira la réponse
correspondant à la valeur numérique la plus proche de la valeur exacte.
Valeurs numériques à utiliser :
Ln2 = 0,69 ; Ln3 = 1,10 ; Ln5 = 1,61
log2 = 0,30 ; log3 = 0,48 ; log5 = 0,70
cos(45°) = sin(45°) = 0,707 ; cos(30°) = 0,866 ; sin(30°) = 0,5
Constantes :
π = 3,14 ; Constante des Gaz Parfaits : R = 8,31 unités S.I. ; 1 atmosphère = 101300 Pa = 750 mm Hg
Accélération de la pesanteur : g = 10 m.s-2 ; Zéro de l’échelle Celsius des températures : T = 273 K ;
Masse volumique de l’eau : ρ = 1 kg.l-1 ; Constante de Boltzmann : k = 1,38.10-23 unités S.I. ;
Vitesse de la lumière dans l’air : c = 300.000 km.s-1 ; Constante de Planck h = 6,62 10-34 J.s
Abréviations :
seconde : s ; mètre : m ; centimètre : cm ; Hertz : Hz ; électron-volt : eV ; gramme : g ; litre : l ; kilo : k
(ex: keV = kiloeV) ; kiloVolt : kV ; méga : M ; couche de demi-atténuation : CDA ; gray = Gy ;
milligray = mGy ; millisievert = mSv ; tesla : T ; joule : J
1
Questions 1 à 3 : États de la matière et leur caractérisation
Question 1.
Soit Q la chaleur nécessaire pour faire subir à x moles d’eau les diverses transformations
(changements de température et de phase) suivantes, sous une pression atmosphérique
considérée constante :
- Étape 1. Passage de l’état solide à la température de –10°C,
à l’état liquide à la température de 0°C
- Étape 2. Passage de l’eau liquide de la température de 0°C à la température de 100°C
- Étape 3. Passage de l’état liquide à la température de 100°C
à l’état de vapeur à la température de 100°C
On donne :
- Chaleurs spécifiques massiques de l’eau liquide (cliq) et solide (csol) :
cliq = 4,18.103 J.kg-1.K-1
csol = 2,06.103 J.kg-1.K-1
- Chaleurs latentes de fusion (Lf) et de vaporisation (Lv) de l’eau :
Lf = 330.103 J.kg-1
Lv = 2250.103 J. kg-1
- Masse molaire de l’eau : MH2O = 18 g.mol-1
Quelle est la proposition fausse ?
A. dans l’étape 1, la chaleur Q2 nécessaire à la fusion des x moles d’eau à 0°C, est du
même ordre de grandeur que la chaleur Q1 nécessaire pour les chauffer (sous forme
d’eau solide) de -10 à 0°C
B. l’étape 3 est nettement la plus consommatrice de chaleur, chaleur latente nécessaire au
réarrangement des atomes lors du changement de phase liquide-vapeur
C. si x = 100/18, alors la chaleur nécessaire à l’étape 2 est de 41800 J
D. si x = 100/18, alors la chaleur nécessaire à la fusion (cf. étape 1) est de 33 kJ
E. dans ces étapes, la chaleur est positive car on fournit de la chaleur au système
F. l’évaporation de x moles d’eau (transpiration) est plus efficace pour lutter contre la
chaleur du corps (humain), que la fonte de x moles de glace à 0° au contact du corps
G. si l’on prend non pas x moles, mais 2x moles d’eau, la quantité de chaleur totale
nécessaire, grandeur extensive, ne sera plus Q, mais 2Q
2
Question 2.
L'équation de van der Waals, équation d'état approchée pour les gaz réels, s’écrit de la
manière suivante pour une mole :
a 

 P + 2  (V − b ) = RT ; avec P la pression, V le volume et T la température absolue ; les
V 

paramètres positifs a et b sont déterminés expérimentalement et dépendent du gaz considéré.
Ils permettent une correction tenant compte du volume des molécules d’une part, et
introduisant un terme d’interaction simple d’autre part.
En effet :
- le modèle des gaz parfaits ignore le fait que les molécules possèdent un volume
propre; le paramètre b, appelé covolume, représente le volume propre des molécules d'une
mole de gaz.
- des interactions autres que les simples chocs élastiques du modèle des gaz parfaits
existent entre les molécules ; le terme a/V2 rend compte du caractère attractif des molécules
du gaz entre elles.
Quelle est la proposition exacte ?
A. le paramètre b est d’autant plus important à prendre en compte que le volume V est
grand
B. le terme a/V2 est d’autant plus important à prendre en compte que le volume V est
grand
C. on retrouve l’équation des gaz parfaits si la densité du gaz est très faible car V est alors
négligeable
D. l'équation de van der Waals rend aussi bien compte de l’allure générale des isothermes
que de l’existence des paliers de liquéfaction
E. dans l'équation de van der Waals, la dimension du paramètre a est celle du produit
d’une énergie et d’un volume
RT
a
F. si l’on ré-écrit l'équation de van der Waals, sous forme : P =
− 2 , on constate
V −b V
que les forces attractives entre les molécules font que la pression d'un gaz réel est
supérieure à la pression d'un gaz idéal
G. dans l'équation de van der Waals, P est inversement proportionnel à V
3
Question 3.
La diffusion est un type de déplacement moléculaire, notamment pour l’eau. Le débit molaire
diffusif Jd de l’eau à travers une membrane peut s’écrire : Jd = α RT. ∆Cosm , avec α un
facteur dépendant de caractéristiques de la molécule d’eau et de la membrane, T la
température absolue, et ∆Cosm la différence d’osmolalité entre les 2 faces de la membrane.
Quelle est la proposition fausse ?
A. la diffusion de l’eau à travers la membrane est dirigée du compartiment où l’eau est la
plus "concentrée" vers celui où elle l’est le moins, c’est-à-dire que sa diffusion se fait
dans le sens du gradient d’osmolalité
B. la diffusion de l’eau est en rapport avec l’agitation thermique
C. la diffusion de l’eau est influencée par la différence de pression de part et d’autre de la
membrane
D. la diffusion de l’eau à travers une membrane dialysante est supérieure à celle des
macromolécules
E. la diffusion de l’eau à travers une membrane est une "osmose", d’où la possibilité
d’utiliser le terme de "transfert osmotique" pour décrire son transfert diffusif à travers
la membrane
F. la diffusion est un phénomène passif, par opposition au transfert actif où l’énergie
nécessaire au transfert est d’origine membranaire
G. le facteur α dépend notamment de l’épaisseur de la membrane
Questions 4 à 8 :
Les très basses fréquences du spectre électromagnétique
L’énoncé suivant concerne les questions 4 à 8.
Soient 2 échantillons de tissu cérébral A et B, chacun étant considéré comme homogène. On
réalise une expérience de RMN successivement sur l’échantillon A puis l’échantillon B
(appelés respectivement A et B dans la suite).
Il s’agit de RMN du proton dans un aimant B0 de 7 tesla. La séquence choisie (cf. schéma cidessous) commence par une première impulsion de 90° (au temps t égal à 0), suivie d’une
deuxième impulsion de 90° (au temps TR ), puis d’une impulsion de 180° un temps τ plus
tard (avec 2τ = TE ). TR est le temps de répétition, et TE le temps d’écho.
4
90°
90°
A
B
TR
TE
t
Question 4.
Quelle est la proposition exacte ?
A. la fréquence de précession des protons dans le champ B0 est égale à 7 γp/2π , soit
approximativement 300 Hz
B. la fréquence de précession des protons de l’eau de A est sensiblement différente de
celle des protons de l’eau de B
C. la fréquence de l’onde radiofréquence utilisée est la même pour l’impulsion de 90° et
celle de 180°
D. un émetteur radiofréquence de bande passante large couvrant la gamme 10 à 45 MHz
dans cet aimant B0 peut mettre en résonance des noyaux de phosphore 31
E. l’impulsion radiofréquence peut être considérée comme une pression très brève
appliquée sur les tissus en résonance
F. l’impulsion radiofréquence est d’autant plus intense que l’angle de bascule de
l’aimantation est faible (par exemple 90° par rapport à 180°)
G. l’impulsion radiofréquence correspond à un gradient de champ magnétique
On donne :
- Rapport gyromagnétique du proton :
- Rapport gyromagnétique du phosphore 31 :
γp/2π = 42,57 MHz.T-1
γphos/2π = 17,25 MHz.T-1
5
Question 5.
On considère dans cette question la partie gauche du schéma, entre les 2 impulsions de 90° :
elle correspond à la « repousse » de l’aimantation selon l’axe longitudinal (O,z).
Quelle est la proposition fausse ?
A. la mesure de l’aimantation selon l’axe longitudinal (O,z) ne peut pas être réalisée
directement car les mesures du signal RMN se font dans le plan transversal
B. la vitesse de repousse est proportionnelle au temps de relaxation T1
C. La repousse est d’autant plus complète que le temps TR est long
D. La repousse dans A étant plus rapide que dans B, il est possible de différencier ces
deux tissus par leur temps de relaxation longitudinal
E. après la première impulsion de 90°, il existe un déphasage des spins dans le plan
transversal, phénomène généralement plus « rapide » que le phénomène de repousse
selon l’axe longitudinal
F. la courbe représentant la repousse pour un tissu donné étant de type :
M z = M 0 (1 − e − t / T
1
) , elle est asymptotique avec une asymptote égale à M
0
G. la relaxation longitudinale est liée à des interactions spin-réseau
Question 6.
On considère dans cette question la partie droite du schéma, après la deuxième impulsion de
90° : elle correspond à la diminution de l’aimantation dans le plan transversal (O,x,y). Mais
l’introduction de l’impulsion de 180° en fait une séquence de type « spin-écho » ou « écho de
spin ».
Quelle est la proposition fausse ?
A.
B.
C.
D.
au moment de l’impulsion de 90° les spins sont en phase
l’impulsion de 180° permet de rephaser une partie des spins déphasés
la mesure du signal est réalisée au temps TE , au moment de l’écho de spin
l’amplitude du signal au temps TE est inférieure à l’amplitude M0 de l’aimantation à
l’équilibre
E. l’impulsion de 180° doit être réalisée le plus tôt possible pour mettre en évidence des
différences entre les tissus liées aux temps T2
F. si le temps d’écho TE est très long, le signal peut être trop faible pour mesurer l’écho
G. le déphasage des spins dans le plan transversal est partiellement dû aux interactions
spin-spin
6
Question 7.
La mise en évidence d’une différence de signal entre A et B peut être liée à plusieurs
paramètres intrinsèques, parmi lesquels les temps de relaxation T1 et T2.
La valeur mesurée du signal au temps TE est :
M XY = M 0 (1 − e − T
R
/ T1
).e
− TE / T2
.
Quelle est la proposition fausse ?
A. la mise en évidence de différences liées aux temps de relaxation dépend des
paramètres extrinsèques de la séquence, TR et TE
B. si TR est très long et TE très court, alors une différence de signal mesurée au temps TE
est principalement liée à la différence de densité de protons des échantillons
C. l’aimantation de A présente une décroissance plus rapide que celle de B (partie droite
du schéma), donc le déphasage des spins de A est plus rapide que ceux de B
D. si le temps TR était court (plus court que celui du schéma), alors le signal de A ne
serait pas nécessairement inférieur à celui de B au temps TE
E. d’après l’expression de M XY ci-dessus, plus T1 est petit, plus la repousse est rapide ;
on peut en déduire que le T1 de A est inférieur au T1 de B
F. d’après l’expression de M XY ci-dessus, plus T2 est petit, plus la décroissance est
rapide ; on peut en déduire que le T2 de A est inférieur au T2 de B
G. A a une composante liquidienne plus importante que B
Question 8.
Supposons que l’on veuille localiser les tissus A et B, de densité de protons identique, sur un
axe (0,x). Le principe utilisé pour coder l’espace fait intervenir les gradients de champ
magnétique. Sur le schéma ci-dessous, on voit que le champ magnétique « ajouté » par le
gradient Gx , qui est égal à Gx.∆
∆x , est négatif en A, (Gx.∆
∆xA) et positif en B (Gx.∆
∆xB).
(On considérera pour simplifier que ∆xA est le même pour tous les spins de A ; de même ∆xB
est le même pour tous les spins de B).
ω
ω
−
A
+
B
0
X
7
Le signal mesuré est la somme des 2 signaux élémentaires représentés ci-dessous,
l’un représente A, l’autre B.
80
60
40
20
0
-20
-40
-60
-80
SB
Quelle est la proposition fausse ?
A. la fréquence de Larmor des protons d’un tissu est d’autant plus grande que le champ
magnétique positif « ajouté » par le gradient est grand
B. les protons de B étant soumis à un plus grand champ magnétique que ceux de A, ils
sont représentés sur le schéma ci-dessus par la courbe qui oscille le plus rapidement
C. si le TR de la séquence est très long, l’amplitude du signal de A ne peut pas être
supérieure à celle de B
D. d’après le schéma ci-dessus, le signal de fréquence la plus faible, correspondant à A, a
une amplitude supérieure à celle de B, donc le TR est ici plus court que celui du
schéma de la page 5
E. si on inversait le gradient, la fréquence de Larmor des protons de A deviendrait
supérieure à celle des protons de B
F. le signal mesuré est un signal composite difficile à interpréter directement
G. ce signal est mesuré pendant l’impulsion radiofréquence
8
Questions 9 à 13 :
Rayons X et gamma - Rayonnements particulaires
Question 9.
Parmi les propositions suivantes concernant les rayons X, laquelle est fausse ?
A.
B.
C.
D.
ils peuvent être produits dans un accélérateur d’électrons
contrairement aux photons γ, ils prennent toujours naissance à l’extérieur du noyau
certains radioéléments émettent à la fois des photons X et des photons γ
dans un tube à rayons X, plus l’intensité de chauffage du filament augmente, plus le
nombre de photons X émis augmente
E. les photons X produits dans un tube à rayons X où une tension de 80 kV est appliquée
entre le filament et l’anode ont une énergie maximale de 80 keV
F. quand un photon X interagit dans la matière par effet Compton, il génère un photon
diffusé dont l’énergie peut prendre toutes les valeurs entre 0 et l’énergie du photon
incident
G. quelle que soit son énergie, un rayonnement X est toujours ionisant
Question 10.
Parmi les propositions suivantes concernant les rayons γ, laquelle est fausse ?
A. le technetium 99m, radioélément émetteur γ très utilisé en imagerie scintigraphique,
est produit dans un générateur par décroissance radioactive de son radioélément-père
B. l’énergie des photons γ émis par une source de technetium 99m décroît
exponentiellement au cours du temps
C. une source de rayonnement γ, à la différence d’une source de rayonnement α, peut être
à l’origine d’une irradiation externe et d’une contamination interne
D. la radiothérapie interne vectorisée n’utilise pas de radioélément émettant uniquement
des photons γ
E. un écran en plomb d’épaisseur adéquate protège efficacement contre le rayonnement γ
F. les photons γ utilisés en imagerie scintigraphique ont une énergie insuffisante pour
interagir avec la matière par production de paires
G. à énergie égale, les photons γ et les photons X présentent les mêmes mécanismes
d’interaction dans la matière
Question 11.
Parmi les propositions suivantes concernant les faisceaux d’électrons accélérés, laquelle
est exacte ?
A. dans les tissus mous, ils interagissent essentiellement en produisant un rayonnement
de freinage
B. on s’en protège efficacement en utilisant des écrans en plomb d’épaisseur adéquate
9
C. on peut les utiliser pour faire de l’autoradiographie
D. ils ont dans les tissus mous une trajectoire rectiligne le long de laquelle la densité
d’ionisations est constante
E. ils sont constitués d’électrons non relativistes, c'est-à-dire dont la masse peut être
assimilée à la masse de l’électron au repos
F. le transfert d’énergie linéïque (TEL) des électrons est inférieur à celui des protons
G. la CDA d’un faisceau d’électrons accélérés est inversement proportionnelle au
coefficient d’atténuation linéique de ces électrons dans le matériau considéré
Question 12.
Parmi les propositions suivantes concernant la dosimétrie et la radioprotection, laquelle
est fausse ?
A. si un rayonnement dépose une énergie de 0,1 Joule dans 10 g d’un tissu, la dose
absorbée par ce tissu est de 10 Gy
B. si la dose absorbée par un organe au cours d’un examen radiologique est de 0,1 mGy,
on peut dire que cet organe a reçu une dose équivalente de 0,1 mSv
C. si le débit de dose à 2 mètres d’une source radioactive est de 1 Gy s-1, on mesurera un
débit de dose de 0,25 Gy s-1 en se plaçant à 4 mètres de cette source ou en interposant
un écran dont l’épaisseur est égale à 2 CDA
D. les scintillateurs ne peuvent pas servir à la détection des rayonnements particulaires
E. le personnel des services de médecine nucléaire est soumis à une irradiation externe et
un risque de contamination cutanée
F. la principale source de radio-exposition naturelle, en moyenne, en France est le radon,
gaz lourd issu de la désintégration de l’uranium
G. l’administration d’iodure de potassium avant, ou peu de temps après une
contamination interne par l’iode 131 réduit le risque de cancer thyroïdien radio-induit
Question 13.
Parmi les propositions suivantes concernant la physique nucléaire, laquelle est exacte ?
A. le neutron est une particule élémentaire
B. si un radioélément A se désintègre 2 fois plus vite qu’un radioélément B, c’est que la
période de A est 2 fois plus courte que celle de B et que par conséquent au bout d’une
période, la fraction de noyaux restants sera 2 fois plus faible pour A que pour B
C. les photons γ émis lors de la désintégration du technetium 99m sont distribués selon un
spectre continu s’étendant de 0 à 140 keV
D. après une désintégration β- , l’électron et l’antineutrino émis se partagent une quantité
d’énergie qui est égale à la différence entre l’énergie de masse de l’atome initial et
celle de l’atome final
E. la masse d’une particule α est exactement égale à 2 mn + 2 mp, mn et mp étant
respectivement la masse d’un neutron et celle d’un proton
F. la désintégration α est une transformation isobarique aboutissant à l’émission d’un
noyau d’atome d’hélium
10
Questions 14 à 15 :
Méthodes d’étude en électrophysiologie jusqu’à l’ECG
Question 14.
Quelle est la proposition exacte ?
A. la force électrostatique entre 2 charges est plus faible quand la distance entre ces
charges diminue
B. un supraconducteur est une matière qui permet aux charges de se déplacer mais avec
des contraintes fortes
C. les surface équipotentielles sont plus rapprochées les unes des autres là où le champ
est faible
D. les lignes équipotentielles sont orthogonales au champ électrique
E. le champ électrostatique est indépendant de la force électrostatique
F. les surfaces équipotentielles sont des lieux de l’espace où le potentiel diminue
progressivement
Question 15.
Quelle est la proposition exacte ?
A. la concentration en ions sodium pour une membrane au repos est plus importante en
intracellulaire qu’en extracellulaire
B. le potentiel de repos d’une membrane est d’environ 60 mV
C. au repos, en ce qui concerne les ions chlore le flux d’ions au travers de la membrane
est nul parce que la conductance de la membrane pour cet ion est nulle
D. lors du potentiel d’action, la différence de potentiel de la membrane se déplace vers le
potentiel d’équilibre du potassium
E. les cellules myocardiques présentent un potentiel d’action en plateau, ce qui n’est pas
le cas pour les cellules du tissu nodal
F. la borne de Wilson permet de construire une référence en associant 4 dérivations et en
ajoutant des résistances R égales pour 3 dérivations
11
Questions 16 à 20 : Le domaine de l’optique
Question 16.
Pour les cinq systèmes optiques suivants : (S1), (S2), (S3), (S4) et (S5), construire l’image
A’B’ de l’objet AB.
(S1)
(S2)
(S3)
12
(S4)
(S5)
Soient les propositions suivantes :
1. Les systèmes (S2), (S3) et (S4) donnent une image renversée par rapport à l’objet pour
laquelle la valeur absolue du grandissement transversal est comprise entre 0 et 1.
2. Seuls les systèmes (S1) et (S5) donnent une image réelle.
3. Les systèmes (S1) et (S5) donnent une image droite par rapport à l’objet pour laquelle la
valeur absolue du grandissement transversal est supérieure à 1.
4. Pour les cinq systèmes optiques, à l’image A’B’ obtenue correspond un grandissement
transversal positif.
5. Les cinq systèmes optiques donnent une image virtuelle.
6. Le système optique (S2) est convergent.
7. Le système optique (S4) est divergent et donne une image A’B’ renversée par rapport à
l’objet.
Quelle est la combinaison de toutes les propositions exactes ?
A : 3, 5, 6 et 7
E : 1, 3, 4 et 6
B : 1, 2, 4 et 7
F : 3 et 5
C : 2, 4 et 6
G : Autre combinaison
D : 3, 5 et 7
13
Question 17.
Soient les propositions suivantes :
1. La période spatiale d’une onde électromagnétique monochromatique est la distance
parcourue par le champ électrique pendant une période temporelle.
2. Dans un milieu matériel transparent, isotrope et homogène d’indice absolu n, la longueur
d’onde d’une radiation lumineuse monochromatique est égale à n fois sa longueur d’onde
dans le vide.
3. Lorsqu’un rayon lumineux passe d’un milieu d’indice absolu n1 à un milieu d’indice absolu
n2 plus réfringent, la valeur maximale que peut prendre l’angle d’incidence est égale à 90 °
et celle que peut prendre l’angle de réfraction à arcsin .
4. Dans une fibre optique constituée d’un cœur d’indice absolu n1 et d’une gaine d’indice
absolu n2 supérieur à n1, le sinus de l’angle d’incidence i à l’entrée de la fibre doit être
pour que le rayon lumineux subisse une
inférieur à l’ouverture numérique
réflexion totale à l’interface cœur-gaine tout au long de la fibre et ressorte à son extrémité.
5. Dans un milieu matériel dispersif, les radiations monochromatiques composant la lumière
blanche se propagent à des vitesses différentes, d’autant plus grandes que les longueurs
d’onde dans le vide de ces radiations sont grandes. Plus les radiations ont une vitesse de
propagation élevée, moins elles sont déviées lors de la traversée du milieu dispersif.
6. On considère une lame à faces parallèles en verre d’indice de réfraction n séparant deux
milieux différents d’indices n1 et n2. Un rayon lumineux monochromatique arrive sur cette
lame sous une incidence non nulle. Le rayon réfracté sortant de la lame est parallèle au
rayon incident entrant.
7. En optique géométrique, les dimensions des systèmes optiques sont grandes devant les
longueurs d’onde des radiations lumineuses qui s’y propagent.
Quelle est la combinaison de toutes les propositions exactes ?
A : 1, 5, 6 et 7
E : 1, 5 et 7
B : 1, 2, 4 et 6
F : 3, 4 et 6
C : 2, 3, 5 et 7
G : Autre combinaison
D : 1, 3, 4 et 5
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Question 18.
Soient les propositions suivantes :
On considère une lentille mince A plan–concave en verre (nverre = 1,6) placée dans l’air (nair
= 1) dont la distance focale est de 1 mètre.
On accole à la lentille A une lentille mince B d’indice identique à celui de la lentille A.
L’association des deux lentilles forme une lentille C de vergence égale à – 0,30 dioptrie.
1. La vergence de la lentille A est égale à 1,60 dioptrie.
2. Le rayon de courbure de la deuxième face de la lentille A est égal à + 60 cm.
3. La lentille B est une lentille biconvexe.
4. La lentille B est un ménisque convergent.
5. La lentille B est un ménisque divergent.
Soit un prisme en verre d’indice de réfraction n et d’angle au sommet A. Le prisme est placé
dans l’air (nair = 1). Un rayon lumineux monochromatique arrive sur sa première face avec un
angle d’incidence égal à i1.
6. Si la valeur de l’angle d’incidence i1 augmente, la valeur de l’angle de réfraction i2 à la
sortie du prisme augmente également.
7. Il n’existe pas de rayon émergent à la sortie du prisme lorsque le rayon qui traverse le
prisme arrive sur la deuxième face avec un angle d’incidence r2 de valeur supérieure à
arcsin
8. La valeur maximale Dm de l’angle de déviation est obtenue lorsque r1 = r2 et i1 = i2. Dans
ces conditions, l’indice n du verre du prisme est égal à n =
Quelle est la combinaison de toutes les propositions exactes ?
A : 1, 2, 5 et 8
E : 2, 4, 7 et 8
B : 2, 3, 6 et 8
F : 1, 5 et 7
C : 2, 4 et 7
G : Autre combinaison
D : 1, 3, 6 et 8
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Question 19.
Soient les propositions suivantes :
1. L’éclairement énergétique perçu par un récepteur est proportionnel à la moyenne
temporelle du champ électrique de l’onde lumineuse captée et par conséquent au carré de
son amplitude.
2. Lorsque deux ondes monochromatiques de pulsations différentes, issues de deux sources
lumineuses secondaires S1 et S2 existent simultanément, l’éclairement en un point M de
l’écran d’observation est égal à la différence de leur éclairement respectif.
3. Deux ondes monochromatiques sensiblement parallèles, de même fréquence et issues de
deux sources lumineuses secondaires cohérentes donnent un phénomène d’interférences.
4. Il y a cohérence temporelle si les deux sources secondaires S1 et S2 sont atteintes au même
instant par le même train d’onde issu de la source primaire S ou si elles sont atteintes par le
même train d’onde avec une différence de temps très petite devant la durée du train d’onde.
5. Les interférences sont destructives si, en certains points de l’écran d’observation,
l’éclairement obtenu est inférieur à la différence des éclairements produits par les deux
ondes lumineuses secondaires lorsqu’elles existent seules. Les deux ondes arrivent alors en
opposition de phase au niveau de ces points.
6. Les interférences sont constructives lorsque les deux ondes issues de S1 et S2 arrivent sur
l’écran avec un déphasage ∆ϕ = 2π·p. Les interférences sont destructives lorsque les deux
ondes arrivent sur l’écran avec un déphasage ∆ϕ = (2p+1)·π.
p représente l’ordre d’interférence.
7. On considère qu’un phénomène d’interférences est observé sur un écran. Les franges sont
parfaitement contrastées si les deux vibrations issues de S1 et S2 ont la même amplitude.
Quelle est la combinaison de toutes les propositions exactes ?
A : 3, 4, 6 et 7
E : 2, 4, 5 et 6
B : 1, 3, 5 et 6
F : 3, 4 et 7
C : 2, 5 et 7
G : Autre combinaison
D : 1, 2, 4 et 5
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Question 20.
On considère un dispositif interférentiel à deux sources secondaires cohérentes S1 et S2
éclairées par une source primaire S émettant une lumière monochromatique de longueur
d’onde 610 nm. La source S est à égale distance de S1 et S2. Les deux sources S1 et S2 sont
séparées d’une distance a = 1,6 mm.
On réalise ainsi des interférences spatiales que l’on peut observer sur un écran placé
parallèlement au plan P contenant S1 et S2 et à la distance D de ce plan.
Entre la frange A d’ordre d’interférence 6 et la frange B d’ordre d’interférence
, on mesure
une distance égale à 5,49 mm, les deux franges étant situées du même côté par rapport au
centre de l’écran.
On place derrière S1 et S2 (sur le trajet des ondes entre les deux sources secondaires et
l’écran) deux cuves identiques en verre de largeur intérieure ℓ = 1 cm. On négligera
l’épaisseur des parois de ces cuves. La cuve placée derrière S1 est remplie d’un liquide
d’indice 1,334. La cuve placée derrière S2 est remplie d’eau (neau = 1,333).
Soient les propositions suivantes :
1. Entre la frange A et la frange B, on compte 3,5 interfranges.
2. La valeur de l’interfrange est de 1,22 mm.
3. La frange A est brillante et, en chacun de ses points, le déphasage est égal à 12π radians.
4. La frange B est sombre et, en chacun de ses points, le déphasage est égal à 4π radians.
5. L’écran se trouve à 3 m du plan P.
6. Les deux cuves placées derrière S1 et S2 provoquent un déplacement de l’ensemble du
système de franges de 2 cm du côté de S1.
7. Si l’on remplace le liquide de la cuve placée derrière S1 par de l’eau, la frange centrale, qui
a été déplacée précédemment, revient au centre de l’écran.
Quelle est la combinaison de toutes les propositions exactes ?
A : 1, 4, 5 et 7
E : 2, 3, 4 et 6
B : 5 et 6
F : 2, 3 et 7
C : 2, 3, 6 et 7
G : Autre combinaison
D : 1, 2, 4 et 5
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Réponses aux QCM 2012
Question 1.
Question 2.
Question 3.
Question 4.
Question 5.
Question 6.
Question 7.
Question 8.
Question 9.
Question 10.
Question 11.
Question 12.
Question 13.
Question 14.
Question 15.
Question 16.
Question 17.
Question 18.
Question 19.
Question 20.
A
E
C
C
B
E
G
G
F
B
F
D
D
D
E
D
E
C
F
C
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