QCM physique. Concours kiné EFOM 2016.

Exercice 1.
Un oeil humain emmétrope, c'est à dire normal, peut être modélisé par une lentille mince convergente L, jouant le rôle de cristallin, située à une distance fixe d d'un écran E, jouant le rôle de la rétine. Le cristallin diffère d'une simple lentille par la faculté qu'il a de pouvoir être déformé par les muscles ciliaires, ce qui modifie sa distance focale et donc la vergence c = 1 / f '. Le but de cette déformation étant que l'image d'un objet observé se forme toujours sur la rétine pour être vue nettement. On donne d = 15 mm. 1/3 ~0,333 ; 1/5 = 0,2.
a. La vergence C d'un oeil emmétrope est de 67 dioptries lorsqu'il observe un objet situé à 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 sépare l'oeil de l'objet observé diminue. Vrai.
OA' = constante ; -1/OA est positif et croît ; la vergence augmente et la distance focale diminue.
c. Un objet de 10 cm de haut, placé à 75 cm du cristallin de cet oeil conduit à la formation d'une image de 2,0 mm de haut sur la rétine. 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 placé devant cet oeil et pour lequel le grandissement est tel que 0 > g >-1, alors l'image est réelle et plus petite que l'objet. Vrai.

Exercice 2.
On considère 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 algébrique de OF' = mesure algébrique de OF. Faux.
b. Un rayon lumineux incident qui frappe cette lentille parallèlement à son axe optique principal, en un point proche de son centre optique, en émerge dans une direction qui passe par son foyer principal objet. Faux.
....qui passe par son foyer principal image.
c. Un objet placé entre le foyer principal objet F et le centre optique O de la lentille conduit à la formation d'une image qui ne peut pas être recueillie sur un écran. 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 à une paroi plane de longueur L = 4,0 m, de hauteur h = 2,5 m et d'épaisseur e. Un après midi d'hiver un système de chauffage permet de maintenir une différence de température de 20°C entre l'intérieur et l'extérieur 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 résistance thermique du mur en granite vaut 40 mW °C^-1. Faux.
R_th = DT / F = 20 / 500 = 0,04 °C W^-1.
b. La conductivité thermique l s'exprime en W m^-1 K^-1. Vrai.
c. L'épaisseur 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 égale par ailleurs, le calcaire est plus adapté que le granite pour réduire 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 réfraction n=1,5 et d'épaisseur e est éclairé par une lumière polychromatique. La lumière subit deux réflexions: une sur la face supérieure du film et l'autre sur la face inférieure.. Ces deux ondes réfléchies peuvent alors interférer.

L'angle d'incidence étant très faible, la différence de marche entre les ondes réfléchies, de longueur d'onde l, s'eprime par d = 2 n e +½l.
a. Pour une épaisseur donnée du film, les interférences ne sont constructives que pour une unique radiation. Faux.
2 n e +½l = k l avec k entier. l =2ne / (k-0,5).
b. Pour ce film, les interférences sont toujours destructives si e = l. Vrai.
d=2 n l +½l =(2n+0,5) l = (4n+1)l/2.
c. L'épaisseur du film permettant des interférences constructives pour la radiation l = 600 nm dans le vide doit être au moins égale à 0,10 µm. Faux.
2 n e +½l = 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 µm.
Il faudrait écrire " égale à ", pour e = 0,11 µm, les interférences ne sont pas constructives pour cette longueur d'onde.
d. Si l'épaisseur du film est inférieure à 10 nm, aucune radiation visible ne peut interférer de façon 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 émet dans le vide une lumière de longueur d'onde l = 640 nm. Ce faisceau éclaire une fente horizontale de largeur a. On observe une figure lumineuse produite sur un écran situé à la distance D = 2,0 m de la fente, l'écran étant perpendiculaire à la direction du faisceau laser. On donne 4,7 *6,4 ~30.
a. La fréquence de l'onde électromagnétique émise 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'interférences lumineuses sur l'écran. Faux ( diffraction).
c. La figure lumineuse est horizontale. Faux ( verticale ).
d. La figure lumineuse voit son allure modifiée si on augmente la distance séparant le laser de la fente. Faux.