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1 Révision physique optique

2 Nom : Groupe : Physique Révision Optique Le schéma suivant représente des rayons lumineux provenant du Soleil et éclairant la Terre. D'après ce schéma, dans quelle zone doit se trouver la Lune pour être dans l'ombre de la Terre? A) Zone I C) Zone III B) Zone II D) Zone IV 2 Quel phénomène lumineux est représenté par la figure suivante? A) Réfraction B) Réflexion spéculaire C) Dispersion D) Réflexion diffuse 3 Le sextant illustré ci-dessous permet de capter l image d une seule des quatre étoiles représentées. De quelle étoile s agit-il? A) L étoile 1 C) L étoile 3 B) L étoile 2 D) L étoile 4

3 4 Un pinceau lumineux, issu d une boîte à rayons, rencontre une surface lisse réfléchissante. Le schéma ci-dessous illustre la situation. Quelle est la valeur de l angle d incidence de ce pinceau lumineux? A) 40 C) 80 B) 50 D) Un faisceau lumineux rencontre la surface d un miroir sous un angle d incidence de 70. Quel est l angle de réflexion? A) 20 B) 40 C) 70 D) 90 6 Julie se coiffe devant un miroir plan. Sophie, sa petite soeur, veut s'approcher sans que Julie ne la voie dans ce miroir. Le schéma ci-dessous illustre quatre positions possibles pour Sophie. Miroir Julie Où peut se placer Sophie pour ne pas se faire voir par Julie dans le miroir? A) La position 3 seulement C) Les positions 1, 2 et 3 seulement B) La position 4 seulement D) Les positions 2, 3 et 4 seulement

4 7 Un observateur O est placé devant un miroir convexe tel qu'illustré ci-dessous, où C représente le centre de courbure du miroir convexe. Quelles sont les images des objets I, II, III, IV et V que l'observateur O peut voir dans le miroir? A) I, II et V B) I, IV et V C) II, III et IV D) III, IV et V 8 Un objet O est placé devant un miroir sphérique concave. Quatre rayons lumineux issus de l extrémité supérieure de l objet rencontrent le miroir, comme le schéma ci-dessous l illustre. 1 O C F Parmi les affirmations suivantes, laquelle est VRAIE? A) Le rayon 1 est réfléchi vers le foyer principal F du miroir. B) Le rayon 2 est réfléchi sur lui-même. C) Le rayon 3 est réfléchi vers le centre de courbure C du miroir. D) Le rayon 4 est réfléchi parallèlement à l axe principal du miroir.

5 9 Vous êtes debout sur le bord d une piscine. Vous apercevez un objet au fond de cette piscine. Un rayon lumineux issu de l objet arrive à votre oeil en formant un angle de 43 avec la surface de l eau. Quel est l angle d incidence, 2, de ce rayon lumineux? A) 31 C) 65 B) 33 D) Un rayon de lumière monochromatique traverse un bloc de verre à faces parallèles. Lequel des schémas suivants illustre correctement la position que prend le rayon émergent dans l'air? A) C) air verre air air verre air B) D) air verre air air verre air

6 11 Un faisceau lumineux traverse du médium 2 (indice de réfraction n 2 ) au médium 1 (indice de réfraction n 1 ). L indice de réfraction du médium 2 est plus grand que celui du médium 1. Parmi les réponses suivantes, choisissez la ou les figures qui correspond(ent) au trajet effectué par le faisceau lumineux n 1 n 1 n 1 n 1 n 2 n 2 n 2 n 2 A) Figure 2 seulement C) Figures 1 et 2 seulement B) Figure 3 seulement D) Figures 1, 2 et 4 seulement 12 Un pinceau lumineux provenant d un projecteur placé au fond d une piscine rencontre la surface de l eau, comme le schéma ci-dessous l illustre. Quelle est la valeur de l angle de réfraction de ce pinceau lumineux? A) 30,8 C) 65,1 B) 33,4 D) 76,6 13 Le schéma ci-dessous représente un modèle de fibre optique. Coeur Gaine L'indice de réfraction du cœur est de 1,70 et celui de la gaine est de 1,50. À partir de quel angle, formé par un pinceau lumineux et la surface de séparation entre le cœur et la gaine, le pinceau est-il totalement réfléchi vers le cœur? A) 28 C) 42 B) 36 D) 54

7 14 Laquelle des affirmations suivantes est VRAIE? A) L image formée par une lentille divergente peut être réelle, renversée et plus petite que l objet. B) L image formée par une lentille divergente est toujours virtuelle, renversée et plus grande que l objet. C) L image formée par une lentille convergente est toujours réelle, renversée et plus grande que l objet. D) L image formée par une lentille convergente peut être réelle, renversée et plus petite que l objet. 15 Lors d une expérience portant sur les lentilles convergentes, quatre équipes ont déterminé les distances présentées dans le tableau ci-dessous. DISTANCE Équipe Objet-lentille, p (m) Image-lentille, q (m) ,90 0,60 1,20 2,00 Deux équipes avaient chacune une lentille convergente de même longueur focale. 0,45 0,30 0,60 0,50 Quelles sont ces équipes? A) 1 et 2 C) 2 et 4 B) 1 et 3 D) 3 et 4 16 L'une des affirmations ci-dessous convient seulement aux miroirs concaves. Quelle est cette affirmation? A) L'image peut être réelle ou virtuelle; elle est toujours droite; elle est toujours située derrière le miroir. B) L'image est toujours virtuelle; elle peut être droite ou renversée; elle peut être située devant ou derrière le miroir. C) L'image peut être réelle ou virtuelle; elle peut être droite ou renversée; elle peut être située devant ou derrière le miroir. D) L'image est toujours réelle; elle peut être droite ou renversée; elle est toujours située devant le miroir.

8 Nom : Groupe : Physique Cahier de réponse [A] [B]

9 17 Un rayon laser L placé sur un support peut tourner sur un axe vertical pour atteindre un détecteur fixe en D. Le miroir M 1 est fixe et le miroir M 2 peut être déplacé sur le mur de droite seulement. Où doit-on placer le miroir M 2 pour que le rayon laser L atteigne le détecteur? Indiquez le trajet du rayon laser. 18 Un espion croit que l'objet qu'il convoite est dans une pièce. Il regarde dans la pièce par une petite ouverture pratiquée dans un mur comme illustré par le schéma suivant : Sur le schéma de votre cahier de réponses, démontrez que l'espion peut voir l'objet. 19 Une personne plonge dans la mer et envoie un faisceau de lumière en direction de la surface de l'eau comme l'illustre le schéma ci-dessous. Quel est, à deux décimales près, l'indice de réfraction de l'eau de mer? 20 Le schéma ci-dessous illustre un objet éclairé et son image virtuelle dans un miroir parabolique concave. À quel endroit se situe le foyer principal du miroir? Sur le schéma dans votre cahier de réponses, déterminez cet endroit à l'aide d'une construction. Les traces de votre construction sont nécessaires à l'attribution des points.

10 21 L'illustration ci-contre représente le labyrinthe dans lequel vous voulez faire passer la lumière de A à B. Pour ce faire, vous disposez de plusieurs petits miroirs plans. De quelle manière allez-vous placer les petits miroirs pour réussir à faire passer la lumière de A à B? Sur l'illustration dans votre cahier de réponses, indiquez, par des lignes, la position des miroirs et la direction des rayons; inscrivez également la mesure de tous les angles d'incidence. Tous les éléments sont nécessaires à l'attribution des points. 22 En réalisant le tracé des rayons pertinents, localisez l'image formée dans les situations suivantes. 23 Une bougie AB est placée devant un miroir. Sur le schéma dans votre cahier de réponses, situez et dessinez l'image de la bougie. De plus, indiquez à l'aide de rayons le cheminement de la lumière qui permet à l'oeil de l'observateur de voir le point B de la bougie. Laissez les traces de votre démarche. A B oeil

11 Source 24 Vous devez utiliser un rayon laser (source) pour atteindre une cible. Plusieurs obstacles se trouvent entre votre source et la cible. Un miroir plan fixé à un des obstacles vous permettra de toucher la cible. Indiquez sur le schéma, dans votre cahier de réponses, l'emplacement exact que devrait avoir le miroir et la valeur de l'angle de réflexion. Cible 25 Dans un grand magasin à rayons, on a placé un miroir convexe à proximité d un surveillant, tel qu illustré sur le schéma ci-dessous. En utilisant les lois de la réflexion, tracez les rayons lumineux qui délimitent le champ de vision du surveillant. Laissez les traces de votre démarche. 26 Un pinceau lumineux passe de l air à une autre substance transparente en formant un angle de 50 avec la surface de séparation des deux milieux. L angle formé entre cette surface et le pinceau réfracté est de 60. Quel est l indice de réfraction de la substance transparente? Laissez les traces de votre démarche. 50º Air (nair = 1,00) 60º Substance transparente

12 27 On dispose d'un aquarium rempli d'eau (n = 1,33). Sous l'eau, un bloc de verre est déposé sur deux supports (n = 1,60). On dirige un pinceau lumineux vers le bloc de ve rre. Si on veut que l'angle de réfraction dans le verre soit de 24, quel doit être l'angle d'incidence du pinceau lumineux dans l'air? Laissez les traces de votre démarche. 28 Au laboratoire, on observe un pinceau lumineux qui traverse deux liquides superposés dans un becher. L'angle de réfraction dans l'eau est de 25. A air : n = 1,0 huile minérale : n = 1,46 Quelle est la mesure de l'angle d'incidence A? 25 eau : n = 1,33 29 Voici la représentation du contenu d une boîte scellée. La boîte est percée d un trou par lequel on fait entrer un rayon lumineux, tel qu illustré ci-dessous. À quel endroit devrait-on perforer la boîte pour faire ressortir le rayon lumineux? Laissez les traces de votre démarche.

13 30 Un pinceau lumineux frappe la surface de séparation d une substance transparente dont l indice de réfraction est de 1,63 sous un angle d incidence de 60. Le schéma ci-contre illustre cette situation. Calculez l angle de réfraction du pinceau lumineux. Laissez des traces de votre solution dans votre cahier de réponses. 31 Un pélican vole au-dessus de la mer à la recherche d un festin. Il aperçoit un poisson à 40 par rapport à l horizontale, comme le montre la figure. Le poisson est à un mètre horizontalement de la bouée. Le pélican vole à une hauteur h égale à la profondeur du poisson. À quelle hauteur le pélican se trouve-til par rapport au niveau de la mer? 32 Un opticien veut déterminer la vergence d'une lentille plan-convexe en verre Crown (n = 1,5). Le rayon de courbure de la face convexe est de 20 cm. Calculez la vergence de cette lentille. Laissez toutes les traces de votre démarche. 33 Lors de la construction d'un téléobjectif pour l'expo-sciences de votre école, vous constatez que vous pouvez utiliser uniquement les 2 lentilles suivantes : - La première, biconcave, a une longueur focale de 12 cm. - La seconde, biconvexe, a des rayons de courbure de 10 cm. Elle est faite d'un matériau transparent dont l'indice de réfraction est 1,7. Déterminez la vergence du téléobjectif qui contient ces deux lentilles. Laissez toutes les traces de votre démarche. 34 Un objet de 5,0 cm de hauteur est placé à 35,0 cm d'une lentille convergente, de distance focale 25,0 cm. A) Quel est le grandissement de la lentille? B) Quelle est la hauteur de l'image formée? C) L'image est-elle 1. réelle ou virtuelle? 2. droite ou renversée?

14 35 Le schéma ci-dessous illustre un objet éclairé placé devant un miroir concave. À quel endroit se trouve l image formée par ce miroir? Sur le schéma de votre cahier de réponses, déterminez cet endroit à l aide d une construction graphique. Les traces de cette construction sont nécessaires à l attribution des points. 36 On veut projeter l image d une diapositive sur un écran. La hauteur de la diapositive est de 35 mm. La longueur focale de la lentille du projecteur est de 15 m. L écran est placé à une distance de 6,15 m de la lentille. Le schéma ci-dessous illustre la situation et n est pas à l échelle? Quelle est la hauteur de l image projetée sur l écran? Laissez les traces de votre démarche. 37 Un objet de 2 cm de hauteur est placé à 7 cm d'une lentille convergente dont la longueur focale est de 2 cm. Déterminez la hauteur et la position de l'image. Laissez toutes les traces de votre démarche. 38 Vous voulez projeter l image d un objet sur un écran vertical à l aide d une lentille convergente dont la longueur focale est de 50 cm. L image doit être 4 fois plus grande que l objet. À quelle distance de l objet devez-vous placer la lentille? Laissez les traces de votre démarche.

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