QCM physique. Concours kin� EFOM 2016.

Exercice 1.
Un oeil humain emm�trope, c'est � dire normal, peut �tre mod�lis� par une lentille mince convergente L, jouant le r�le de cristallin, situ�e � une distance fixe d d'un �cran E, jouant le r�le de la r�tine. Le cristallin diff�re d'une simple lentille par la facult� qu'il a de pouvoir �tre d�form� par les muscles ciliaires, ce qui modifie sa distance focale et donc la vergence c = 1 / f '. Le but de cette d�formation �tant que l'image d'un objet observ� se forme toujours sur la r�tine pour �tre vue nettement. On donne d = 15 mm. 1/3 ~0,333 ; 1/5 = 0,2.
a. La vergence C d'un oeil emm�trope est de 67 dioptries lorsqu'il observe un objet situ� � l'infini.
1/ OA = 0 ; C =1/OA' = 1/ 0,015 =1000 / 15 = 200 / 3 ~2*33,3 ~67 d. Vrai.
b. La distance focale du cristallin diminue lorsque la distance qui s�pare l'oeil de l'objet observ� diminue. Vrai.
OA' = constante ; -1/OA est positif et cro�t ; la vergence augmente et la distance focale diminue.
c. Un objet de 10 cm de haut, plac� � 75 cm du cristallin de cet oeil conduit � la formation d'une image de 2,0 mm de haut sur la r�tine. Vrai.
Valeur absolue du grandissement : OA' / OA = 1,5 / 75 = 0,02
Hauteur de l'image : 10*0,02 = 0,2 cm = 2 mm.
d. Dans le cas de l'observation d'un objet plac� devant cet oeil et pour lequel le grandissement est tel que 0 > g >-1, alors l'image est r�elle et plus petite que l'objet. Vrai.

Exercice 2.
On consid�re une lentille mince convergente de distance focale f ' = 3,0 cm.
a. Les foyers principaux objet F et image F' de cette lentille sont tels que mesure alg�brique de OF' = mesure alg�brique de OF. Faux.
b. Un rayon lumineux incident qui frappe cette lentille parall�lement � son axe optique principal, en un point proche de son centre optique, en �merge dans une direction qui passe par son foyer principal objet. Faux.
....qui passe par son foyer principal image.
c. Un objet plac� entre le foyer principal objet F et le centre optique O de la lentille conduit � la formation d'une image qui ne peut pas �tre recueillie sur un �cran. Vrai.
La lentille fonctionne en loupe.
d. La vergence de cette lentille est de 0,33 dioptrie ( 0,33 m^-1). Faux.
C = 1 /0,03 = 100 / 3 ~33,3 dioptries.

Exercice 3.
On assimile un mur en granite � une paroi plane de longueur L = 4,0 m, de hauteur h = 2,5 m et d'�paisseur e. Un apr�s midi d'hiver un syst�me de chauffage permet de maintenir une diff�rence de temp�rature de 20�C entre l'int�rieur et l'ext�rieur de la maison. Le flux thermique traversant ce mur est de 500 W. l_granite = 2,2 SI ; l_calcaire = 1,0 SI.
a. La r�sistance thermique du mur en granite vaut 40 mW �C^-1. Faux.
R_th = DT / F = 20 / 500 = 0,04 �C W^-1.
b. La conductivit� thermique l s'exprime en W m^-1 K^-1. Vrai.
c. L'�paisseur du mur est d'environ 88 cm. Vrai.
R_th = e / (l S) ; e = R_thl S = 0,04*2,2 *4*2,5 = 0,88 m = 88 cm.
d. Toute chose �gale par ailleurs, le calcaire est plus adapt� que le granite pour r�duire le flux thermique. Vrai.
R_{th calcaire} = 0,88 / (1*2,5*4) =0,088 �C W^-1. Flux = 20 / 0,088 ~230 W.

Exercice 4.
Un film d'eau savonneuse d'indice de r�fraction n=1,5 et d'�paisseur e est �clair� par une lumi�re polychromatique. La lumi�re subit deux r�flexions: une sur la face sup�rieure du film et l'autre sur la face inf�rieure.. Ces deux ondes r�fl�chies peuvent alors interf�rer.

L'angle d'incidence �tant tr�s faible, la diff�rence de marche entre les ondes r�fl�chies, de longueur d'onde l, s'eprime par d = 2 n e +�l.
a. Pour une �paisseur donn�e du film, les interf�rences ne sont constructives que pour une unique radiation. Faux.
2 n e +�l = k l avec k entier. l =2ne / (k-0,5).
b. Pour ce film, les interf�rences sont toujours destructives si e = l. Vrai.
d=2 n l +�l =(2n+0,5) l = (4n+1)l/2.
c. L'�paisseur du film permettant des interf�rences constructives pour la radiation l = 600 nm dans le vide doit �tre au moins �gale � 0,10 �m. Faux.
2 n e +�l = k l avec k entier ; e = (k-0,5) l / (2n) =(k-0,5)*0,6 / 3 = 0,2 (k-0,5).
Pour k = 1 : e =0,1 �m.
Il faudrait �crire " �gale � ", pour e = 0,11 �m, les interf�rences ne sont pas constructives pour cette longueur d'onde.
d. Si l'�paisseur du film est inf�rieure � 10 nm, aucune radiation visible ne peut interf�rer de fa�on constructive. Vrai.
l =2ne / (k-0,5) = 3*10/(k-0,5) =30 /(k-0,5) nm. k=1 , lmax = 60 nm.

Exercice 5.
Un laser �met dans le vide une lumi�re de longueur d'onde l = 640 nm. Ce faisceau �claire une fente horizontale de largeur a. On observe une figure lumineuse produite sur un �cran situ� � la distance D = 2,0 m de la fente, l'�cran �tant perpendiculaire � la direction du faisceau laser. On donne 4,7 *6,4 ~30.
a. La fr�quence de l'onde �lectromagn�tique �mise par le laser vaut 4,7 10¹⁴ Hz. Vrai.
f = c / l = 3 10⁸ / (640 10^-9) = 30 /6,4 10¹⁴ = 4,7 10¹⁴ Hz.
b. On observe une figure d'interf�rences lumineuses sur l'�cran. Faux ( diffraction).
c. La figure lumineuse est horizontale. Faux ( verticale ).
d. La figure lumineuse voit son allure modifi�e si on augmente la distance s�parant le laser de la fente. Faux.