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QCM.
Contrôle des connaissances.
On donne le schéma d'un tube à rayons X.
Quelle
est la bonne association chiffre / lettre ?
a) 1E, 2A, 3D,
4F, 5C, 6B.
b) 1F, 2B, 3D, 4E, 5C, 6A.
c) 1F, 2B, 3D, 4E, 5C, 6A.
d) 1F, 2B, 3C, 4E, 5D, 6A. Vrai.
La tension
accélératrice d'un tube à rayons X vaut U1 = 140 kV. Le
spectre d'émission en fonction de la longueur d'onde l présente un aspect continu,
auquel se superposent deux raies pour les longueurs d'onde 18 pm et
0,12 nm.
Un nouveau réglage est réalisé pour U2 = 60 kV. Le spectre
présente un aspect continu avec :
a) les deux raies à 18 pm et 0,12 nm.
b) une raie à 0,12 nm. Vrai.
c) une raie à 21 nm.
d) la disparition des deux raies. Justifier.
Energie cinétique finale des électrons émis : E = eU2 =1,6 10-19
* 6,0 104 =9,6 10-15 J.
Longueur d'onde minimale des photons X : hc / E = 6,63 10-34*3,0
108 / (9,6 10-15) ~2,1 10-11 m ou 21
pm.
La raie à 18 pm disparaît.
Le faisceau de rayons X employé en radiologie conventionnelle est
filtré pour son utilisation. Cette opération de filtration :
a) est obtenue par des filtres placés entre le patient et le capteur
radiographique.
b) est réalisée entre l'anode et la cathode du tube.
c) minimise les photons X d'énergie maximale pour limiter l'irradiation
du patient.
d) permet d'utiliser au mieux les photonx X les plus énergétiques. Vrai.
L'énergie du niveau n de l'atome d'hydrogène est donné par
l'expression E = -13,6 / n2 en eV.
Dans le spectre d'émission de l'atome d'hydrogène, on observe une
radiation de longueur d'onde l
= 435 nm.
a) la fréquence de la radiation est 6,9 105 MHz.
b) la radiation est émise quand l'électron passe de la couche n=2 à n=5.
c) le photon émis appartient au domaine UV.
d) cette radiation appartient à la série de Balmer ( transition d'un
état quantique de nombre principal n>2 vers l'état n=2 ). Vrai. Justifier.
f = c / l = 3,0 108
/ (435 10-9) =6,9 1014 Hz = 6,9 109
MHz.
Energie du photon : E = h f =6,62 10-34*6,9 1014 =4,56 10-19
J ou 2,85 eV.
E2 = -13,6 / 4 = -3,4
eV ; E3 = -13,6 / 9 = -1,51 eV ; E4 = -13,6 / 16 =
-0,85 eV ; E5 = -13,6 / 25 =
-0,544 eV ;
E5 -E2 =-0,544 +3,4 ~2,85
eV.
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A propos
de l'atténuation d'un faisceau de rayons X monoénergétiques lors de la
traversée d'un filtre.
a) le flux du faisceau transmis décroît exponentiellement lorsque
l'épaisseur de matière traversée augmente. Vrai.
I = I0
exp(-µL).
I0
: flux de rayons X incident ; I :flux de rayons X sortant ; µ :
coefficient d'atténuation linéique du milieu ; L : épaisseur du milieu
traversé.
b) la couche de demi-atténuation ( CDA) s'exprime en m-1.( en mètre).
c) la pénétration d'un faisceau d'électrons est bien supérieure à celle
d'un faisceau de particule alpha de même énergie.
d) les particules chargées lourdes provoquent plus d'ionisation en
début qu'en fin de parcours.
Un circuit est constitué de l'association série d'un conducteur ohmique
de résistance R = 25 ohms avec une bobine d'inductance L = 75 mH, de
résistance négligeable et d'un condensateur de capacité C = 10 µF. Il
est soumis à une tension sinusoïdale de fréquence f = 125 Hz et de
tension efficace U = 4,4 V. Expression de l'impédance de ce circuit Z =
(R2 + (Lw-1/(Cw))2)½. Justifier la réponse.
a) Z = 59 kW.
b) Z = 227 ohms.
c) le circuit est traversé par un courant d'intensité efficace I =60
mA. Vrai.
d) la fréquence de résonance de ce circuit est 1154 Hz.
w=2*3,14 *125
=785 rad/s. Lw =0,075*785
=58,9 ohms ; 1/(Cw) = 1/(10-5*785)
=1,27 102 ohms.
Lw-1/(Cw) ~ -68,5 ohms. Z = (252
+68,52 )½ ~73 ohms.
I = U / Z =4,4 / 73 ~ 6,0 10-2 A = 60 mA.
Pulsation à la résonance w0
=1/(LC)½ =1/(0,075*10-5)½ =1,15 103
rad/s ; f0 = 1,15 103 / 6,28 =1,8 102
Hz.
Dans un cyclotron, le mouvement d'une particule chargée
a) est rectiligne uniforme entre les deux dees.
b) est indépendant de la charge électrique.
c) s'étudie à partir de la force magnétique qui s'exerce sur la
particule entre les deux dees et de la force électrique qui s'exerce
sur la particule dans chaque dees.
d) est rectiligne accéléré entre les deux dees. Vrai.
A propos du laser :
a) dans un même matériau, la lumière laser se propage plus vite que la
lumière incohérente.
b) les photons émis par un laser sont majotitairement produits par
émission spontanée.
c) les photons émis par un laser sont majotitairement produits par
émission stimulée. Vrai.
d) la distance entre les deux miroirs formant la cavaité résonante est
quelconque.
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A propos de l'effet photoélectrique :
a) la probabilité d'effet photoélectrique diminue au profit de
l'annihilation lorsque le numéro atomique Z du milieu traversé augmente.
b) le photon incident disparaît après son interaction avec un électron
lié : on parle d'absorption totale. Vrai.
c) lorsque le photon ne
parvient pas à arracher l'électron, ce dernier peut voir sa charge
s'inverser et se transformer en positon.
d) l'effet photoélectrique est responsable du flou de diffusion dans
l'image radiante
Les photons diffusés par
effet Compton diminuent la qualité de l'image.
On considère un faisceau de rayons X traversant un écran de protection
en cuivre dont l'épaisseur est e = 20 mm. Le faisceau est composé de
deux types de photons, photons d'énergie E1 pour lesquels la
CDA du cuivre est CDA1 = 4 mm et photons
d'énergie E2 pour lesquels la CDA du cuivre est CDA2
= 10 mm. A l'entrée du filtre, le débit F1(entrée) de photons
d'énergie E1 est égal au débit F2(entrée) de photons
d'énergie E2.
Quel est le rapport F1(sortie) / F2(sortie
) à la sortie du filtre ? Justifier. (0,8 ; 2 ; 1/8 ; 1/4 ).
F1(sortie) = F1(entrée)
exp(-µ1 e) avec µ1 CDA1 = ln 2.
ln(F1(entrée) / F1(sortie)) = µ1 e =e ln2 / CDA1 ; F1(entrée) / F1(sortie) = 2 e/ CDA1 = 25
=32.
F2(entrée) / F2(sortie) = 2 e/ CDA2 = 22
= 4.
F1(sortie) / F2(sortie
) =4/32 = 1/4.
L'énergie de liaison d'un noyau :
a) est égale à l'énergie libérée lors de la dissociation du noyau
constituants isolés au repos.
Energie que doit fournir le milieu
extérieur pour séparer ce noyau au repos en ses nucléons libres au
repos.
b) est la même pour tous
les isotopes d'un élément chimique.
c) est égale à l'énergie libérée lors de la formation du noyau au repos
à partir de ses constituants isolés au repos. Vrai.
d) est nulle pour un
noyau stable.
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