Chapitre 9: Rayonnement électromagnétique

Choose a study mode

Play Quiz
Study Flashcards
Spaced Repetition
Chat to Lesson

Podcast

Play an AI-generated podcast conversation about this lesson

Questions and Answers

Pourquoi est-il difficile pour un appareil photo sensible aux UV de capturer une image nette dans des conditions naturelles?

  • Il y a trop de rayonnement UV disponible.
  • Le rayonnement UV est absorbé par l'eau.
  • Il y a trop peu de rayonnement UV disponible. (correct)
  • L'appareil photo ne fonctionne pas correctement.

Quel est le rôle de l'ozone en ce qui concerne le rayonnement UV?

  • Il filtre les longueurs d'onde visibles uniquement.
  • Il réfléchit le rayonnement UV vers la terre.
  • Il absorbe une grande partie du rayonnement UV. (correct)
  • Il augmente la quantité de rayonnement UV.

Quelle condition est nécessaire pour qu'un appareil photo sensible aux UV puisse capturer une image nette?

  • Une source faible de rayonnement UV.
  • Une exposition prolongée à la lumière visible.
  • Une absence complète d'ozone.
  • Une forte source de rayonnement UV. (correct)

À quel endroit la quantité de rayonnement UV est-elle particulièrement faible?

<p>Dans l'eau. (A)</p> Signup and view all the answers

Quel type de lumière les appareils photo sensibles aux UV sont-ils conçus pour détecter?

<p>Les ondes courtes de lumière, y compris les UV. (C)</p> Signup and view all the answers

Que représente le coefficient d'absorption μ ?

<p>La probabilité qu'un photon interagisse par unité de distance parcourue. (A)</p> Signup and view all the answers

Quelle est l'unité du coefficient d'absorption μ ?

<p>mètres inverses (m^-1) (B)</p> Signup and view all the answers

Quelle est la relation entre la couche de demi-atténuation (CDA) et le coefficient d'absorption μ ?

<p>CDA = ln(2)/μ (A)</p> Signup and view all the answers

Qu'est-ce que la couche de demi-atténuation (CDA) facilite dans le calcul d'absorption ?

<p>Elle rend les calculs plus intuitifs par rapport à μ. (A)</p> Signup and view all the answers

Quel facteur influence l'absorption du rayonnement dans le matériau ?

<p>La fréquence du rayonnement. (A)</p> Signup and view all the answers

Dans quel domaine le coefficient d'absorption μ de l'eau est-il le plus faible ?

<p>Dans le domaine des ondes radio. (B)</p> Signup and view all the answers

Quel phénomène se produit lorsque l'énergie du rayonnement est absorbée par les molécules d'eau en phase gazeuse ?

<p>Rotation des molécules d'eau. (A)</p> Signup and view all the answers

Quel est l'effet de la fréquence sur l'absorption du rayonnement dans l'eau liquide ?

<p>L'absorption atteint un maximum à des fréquences spécifiques. (A)</p> Signup and view all the answers

Quel effet est dominant dans le tissu mou pour des énergies inférieures à environ 20 keV ?

<p>Effet photoélectrique (B)</p> Signup and view all the answers

Quelle interaction domine lorsque l'interaction a lieu dans le plomb (Z=82) à E=400 keV ?

<p>Effet photoélectrique (C)</p> Signup and view all the answers

Quel effet explique pourquoi les os apparaissent plus clairs que les tissus mous sur une radiographie?

<p>Effet photoélectrique (B)</p> Signup and view all the answers

Pour quel type de matière l'effet Compton domine-t-il lors d'interactions en dessous de 30 MeV ?

<p>Oxygène (Z=8) (C)</p> Signup and view all the answers

Quel est le facteur déterminant pour observer l'effet Compton?

<p>Le nombre d'électrons par unité de volume (B)</p> Signup and view all the answers

Qu'est-ce qui détermine la gamme d'énergies où l'effet Compton domine ?

<p>Le numéro atomique Z de la matière (A)</p> Signup and view all the answers

À quelle énergie minimale un photon doit-il avoir pour provoquer une création de paire?

<p>1 022 keV (C)</p> Signup and view all the answers

Quel effet est dominant pour des énergies supérieures à environ 30 MeV ?

<p>Création de paire électron-positron (B)</p> Signup and view all the answers

Quel effet n'est jamais présent dans le radiodiagnostic ou la médecine nucléaire?

<p>Effet photonucléaire (A)</p> Signup and view all the answers

Quel est l'effet dû à l'éjection d'un neutron par un photon à haute énergie?

<p>Effet photonucléaire (C)</p> Signup and view all the answers

À quel point l'augmentation du numéro atomique Z influence-t-elle la gamme d'énergies de l'effet Compton ?

<p>Elle la rend plus étroite. (A)</p> Signup and view all the answers

Quelle est la principale conséquence de la création de paires dans le milieu biologique?

<p>Annihilation d'un positron avec un électron (B)</p> Signup and view all the answers

Dans quel cas l'effet photoélectrique est-il le plus prédominant ?

<p>Dans des éléments de fort Z (D)</p> Signup and view all the answers

Quel phénomène est observé lorsqu'un photon diffuse lors d'une interaction?

<p>Effet Compton (D)</p> Signup and view all the answers

Quel est le principal objectif de comprendre les interactions photons-matière dans le contexte des rayons X et gamma ?

<p>Comprendre les images de radiologie et de médecine nucléaire (C)</p> Signup and view all the answers

Quelle condition doit être remplie pour que l'énergie d'un photon provoque l'effet Compton?

<p>Supérieure ou égale à l'énergie de liaison de l'électron (C)</p> Signup and view all the answers

Quelle est l'énergie d'un photon selon la formule d'Einstein?

<p>E = hf (C)</p> Signup and view all the answers

Quel facteur influence la quantité d'énergie d'un photon?

<p>La fréquence du rayonnement (A)</p> Signup and view all the answers

Quel effet a la plus grande probabilité d'être observé à basse énergie?

<p>Effet photoélectrique (A)</p> Signup and view all the answers

Quelle condition doit être remplie pour qu'un électron soit éjecté lors de l'effet Compton?

<p>L'énergie du photon doit être supérieure ou égale à l'énergie de liaison (D)</p> Signup and view all the answers

Qu'est-ce que la création de paire implique?

<p>Absorption totale de l'énergie du photon (C)</p> Signup and view all the answers

Quel est le rôle des photons d'annihilation générés lors de la création de paire?

<p>Ils ont une énergie de 511 keV chacun (A)</p> Signup and view all the answers

Pourquoi l'effet Compton est-il important en radiodiagnostic?

<p>Il est fondamental en radiothérapie (A)</p> Signup and view all the answers

Comment se déplace un photon dans l'espace?

<p>À la vitesse de la lumière (D)</p> Signup and view all the answers

Qu'est-ce qui ne cause pas l'éjection d'électrons dans les expériences associées au rayonnement?

<p>Une fréquence inférieure à un seuil spécifique (D)</p> Signup and view all the answers

Quel type d'interaction entre le photon et la matière est prédominant à basse énergie?

<p>Effet photoélectrique (C)</p> Signup and view all the answers

Quel phénomène se produit lorsque le photon change de direction sans perdre d'énergie ?

<p>Diffusion élastique (B)</p> Signup and view all the answers

Quelle est l'énergie minimale requise pour l'effet photoélectrique ?

<p>Supérieure ou égale à l'énergie de liaison de l'électron (C)</p> Signup and view all the answers

Quel effet est particulièrement important aux faibles énergies et aux Z élevés ?

<p>Effet photoélectrique (B)</p> Signup and view all the answers

Qu'est-ce que la couche de demi-atténuation ?

<p>Profondeur à laquelle 50% de l'énergie est absorbée (B)</p> Signup and view all the answers

Dans quel contexte l'effet photoélectrique est-il considéré comme prépondérant ?

<p>Radiodiagnostic (B)</p> Signup and view all the answers

Quel est l'effet de l'énergie du photon lorsqu'elle est proche de l'énergie de liaison de l'électron ?

<p>Augmente la probabilité de l'effet photoélectrique (A)</p> Signup and view all the answers

Pourquoi l'effet photoélectrique n'est-il pas prépondérant en radiodiagnostic à des énergies élevées ?

<p>La diffusion devient dominante (D)</p> Signup and view all the answers

Quelle est la principale conséquence de l'effet photoélectrique sur la matière ?

<p>Éjection d'électrons (D)</p> Signup and view all the answers

Quelle longueur d'onde est la plus susceptible de subir une absorption significative par l'eau ?

<p>1 µm (A)</p> Signup and view all the answers

Quel est le rôle principal des rayons X dans le radiodiagnostic ?

<p>Imagerie des structures internes (B)</p> Signup and view all the answers

Flashcards

Rayonnement UV

Rayonnement électromagnétique d'une longueur d'onde plus courte que la lumière visible.

Faible rayonnement UV naturel

La quantité de rayonnement UV dans la nature est limitée, particulièrement dans l'atmosphère et l'eau.

Appareil photo sensible aux UV

Un appareil photo conçu pour détecter et enregistrer la lumière ultraviolette.

Difficulté de photo nette UV

Capturer des images nettes avec un appareil photo UV dans la nature est compliqué car il y a peu de rayonnement UV disponible.

Signup and view all the flashcards

Absorption de rayonnement UV

L'ozone et l'eau absorbent une grande partie du rayonnement UV.

Signup and view all the flashcards

Coefficient d'absorption (μ)

Proportion du flux interagissant par unité de distance parcourue dans la matière. Pour les rayons X, c'est la probabilité qu'un photon interagisse par unité de distance parcourue.

Signup and view all the flashcards

Loi de Lambert-Beer

Le flux du rayonnement diminue exponentiellement en fonction de l'épaisseur de matière traversée.

Signup and view all the flashcards

Couche de demi-atténuation (CDA)

Épaisseur de matière nécessaire pour réduire le rayonnement à la moitié de sa valeur initiale.

Signup and view all the flashcards

Absorption du rayonnement

Dépend de la fréquence du rayonnement et de la matière concernée. Elle varie fortement avec la fréquence.

Signup and view all the flashcards

Absorption eau - radio

Faible absorption dans le domaine des ondes radio.

Signup and view all the flashcards

Absorption eau - micro-ondes

Absorption rapide augmentant jusqu'à 100 cm⁻¹ dans la gamme des micro-ondes. L'énergie est dissipée dans le milieu.

Signup and view all the flashcards

Absorption eau - infrarouge

Absorption maximale car les fréquences correspondent aux vibrations des molécules d’eau.

Signup and view all the flashcards

Absorption eau - Ultraviolet

Une absorption faible après une chute importante dans les fréquences ultérieures à l'infrarouge.

Signup and view all the flashcards

Couche de demi-atténuation

L'épaisseur de matériau nécessaire pour réduire l'intensité du rayonnement électromagnétique de moitié.

Signup and view all the flashcards

Absorption du rayonnement EM par l'eau

L'eau absorbe le rayonnement électromagnétique à des degrés divers en fonction de la fréquence du rayonnement.

Signup and view all the flashcards

Diffusion élastique (Thomson-Rayleigh)

Un photon change de direction sans perdre d'énergie.

Signup and view all the flashcards

Effet photoélectrique

L'énergie d'un photon incident est absorbée par un électron, le faisant éjecter de l'atome.

Signup and view all the flashcards

Rayonnement caractéristique

Le rayonnement émis par un atome après qu'un électron a été éjecté.

Signup and view all the flashcards

Effet photoélectrique : importance en radiodiagnostic

L'effet photoélectrique est essentiel en radiodiagnostic car il permet aux rayons X d'interagir avec les tissus.

Signup and view all the flashcards

Effet photoélectrique : basses énergies et Z élevés

L'effet photoélectrique est plus probable aux basses énergies de photons et aux numéros atomiques élevés.

Signup and view all the flashcards

Imagerie par résonance magnétique (IRM)

Technique d'imagerie médicale utilisant des ondes radio pour créer des images détaillées des tissus mous.

Signup and view all the flashcards

Imagerie par rayons X

Technique d'imagerie médicale utilisant des rayons X pour créer des images des os et des organes.

Signup and view all the flashcards

Absorption du rayonnement EM par l'eau : IRM

L'eau absorbe les ondes radio utilisées en IRM, ce qui permet de créer des images des tissus mous.

Signup and view all the flashcards

Énergie minimale pour l'effet photoélectrique

L'énergie du photon incident doit être supérieure à l'énergie de liaison de l'électron dans l'atome pour que l'effet photoélectrique se produise.

Signup and view all the flashcards

Effet Compton

Phénomène où un photon incident interagit avec un électron, lui transférant une partie de son énergie et changeant de direction.

Signup and view all the flashcards

Création de paires

Phénomène où un photon haute énergie se transforme en une paire électron-positron.

Signup and view all the flashcards

Relation énergie-fréquence du photon

L'énergie d'un photon est proportionnelle à sa fréquence. Elle est exprimée par la formule E = hf, où h est la constante de Planck.

Signup and view all the flashcards

Énergie de liaison de l'électron

L'énergie minimale nécessaire pour extraire un électron d'un atome.

Signup and view all the flashcards

Photon

Une particule élémentaire de lumière qui porte une quantité d'énergie quantifiée.

Signup and view all the flashcards

Positron

La particule anti-matière de l'électron, avec la même masse mais une charge positive.

Signup and view all the flashcards

Annihilation

Le processus où un électron et un positron s'annihilent, produisant deux photons gamma.

Signup and view all the flashcards

Importance des différentes interactions photon-matière

Les effets photoélectrique, Compton et création de paires dominent à différentes énergies, influençant les processus en radiodiagnostic et thérapie.

Signup and view all the flashcards

Numéro atomique (Z)

Le nombre de protons dans le noyau d'un atome, déterminant le type d'élément.

Signup and view all the flashcards

Influence du numéro atomique (Z) sur les interactions

Plus le numéro atomique (Z) d'un matériau est élevé, plus l'effet photoélectrique est probable, et plus l'effet Compton est moins probable à faibles énergies.

Signup and view all the flashcards

Gamme d'énergies pour l'effet Compton

L'effet Compton domine dans une gamme d'énergies spécifique, qui est différente pour différents matériaux.

Signup and view all the flashcards

Importance des interactions photons-matière

Comprendre ces interactions est crucial pour l'imagerie médicale et la radiothérapie, car elles déterminent l'absorption des photons dans les tissus.

Signup and view all the flashcards

Exemples d'interactions photons-matière

Dans le tissu mou, l'effet photoélectrique domine à basses énergies, l'effet Compton à des énergies intermédiaires et la création de paires à haute énergie.

Signup and view all the flashcards

Effet photonucléaire

Dans l'effet photonucléaire, un photon de haute énergie est absorbé par le noyau, éjectant un neutron, Cet effet n'est pas observé dans les applications médicales courantes.

Signup and view all the flashcards

Quel effet explique la différence de contraste entre les os et les tissus mous sur une radiographie ?

C'est l'effet photoélectrique. Il explique pourquoi les os apparaissent plus clairs que les tissus mous sur une radiographie.

Signup and view all the flashcards

Quel phénomène est plus important en radiologie diagnostique ?

L'effet Compton joue un rôle majeur dans le contraste des images en radiologie diagnostique.

Signup and view all the flashcards

Quelle est l'énergie minimale pour la création de paires ?

La création de paires nécessite une énergie minimale de 1’022 keV.

Signup and view all the flashcards

Quels effets ne sont PAS présents en radiodiagnostic ?

L'effet photonucléaire et la création de paires ne sont pas présents en radiodiagnostic car ils nécessitent des énergies très élevées.

Signup and view all the flashcards

Study Notes

QR Code et session PHYSGEN2024

Chapitre 9: Rayonnement électromagnétique

  • Cours de physique générale, module B1.1
  • Enseigné par le Pr François Bochud

Objectifs

  • Expliquer la notion de dualité onde-corpuscule
  • Classer les différents domaines du rayonnement électromagnétique par ordre d'énergie croissante et expliquer les interactions possibles avec l'eau
  • Calculer l'absorption d'un rayonnement électromagnétique à l'aide de la loi de Lambert-Beer et de la couche de demi-atténuation

Théorie corpusculaire et ondulatoire

  • Théorie corpusculaire (Newton): La lumière est composée de particules, les masses différentes provoquent des sensations distinctes (couleurs).
  • Théorie ondulatoire (Huygens): La lumière est une vibration se transmettant de proche en proche, expliquant la diffraction.
  • Young: Découverte de l'interférence (phénomène expliqué par la théorie ondulatoire, pas corpusculaire)
  • Fizeau et Foucault: Mesure de la vitesse de la lumière dans l'eau, validant la théorie ondulatoire et contredisant la théorie corpusculaire car la vitesse est plus faible dans l'eau que dans l'air.
  • Maxwell: Les équations de Maxwell décrivent les ondes électromagnétiques. Un champ électrique variable induit un champ magnétique et vice-versa, menant à la conclusion que la lumière est une onde électromagnétique.

Domaine du spectre électromagnétique

  • Le rayonnement électromagnétique est classé par fréquence. La fréquence définit la longueur d'onde et l'énergie(inversement proportionnel)
  • Basse fréquence: Champs électromagnétiques, rayonnement émis par le réseau électrique alternatif (ex 50Hz, 6000km) ondes radio (supérieur a 1m) dont l'application médicale la plus connue est l'IRM.
  • Micro-ondes: (entre 1 m et 1 mm): Utilisées pour le WIFI, GSM, fours à micro-ondes.
  • Rayonnement optique: Infrarouge, visible et ultraviolet. Les infrarouges sont les moins énergétiques.
  • Domaine visible: Gammes de fréquences auxquelles le système visuel humain est sensible.
  • Ultraviolets: plus basse longueur d'onde et ou les énergies sont du même ordre de grandeur que les énergies de liaison des molécules.
  • Rayons X et gamma: les plus hautes fréquences/énergies, ionisant la matière (utilisation médicale en diagnostic et en thérapie).

Absorption du rayonnement électromagnétique (Loi de Lambert-Beer)

  • La quantité de rayonnement diminuant exponentiellement avec la distance.
  • La loi de Lambert-Beer décrit comment un rayonnement électromagnétique est absorbé par une matière.
  • Le coefficient d'absorption, noté μ, est proportionnel à la probabilité d'interaction d'un photon par unité de distance dans la matière, avec une valeur fixe pour un matériau, une fréquence donnée
  • La couche de demi-atténuation, CDA, est l'épaisseur pour laquelle seulement la moitié du rayonnement est transmise, liée au coefficient d'absorption (avec la valeur ln2/μ)

Différents types d'interaction photon-matière

  • Diffusion élastique (Thomson-Rayleigh): Changement de direction du photon sans perte d'énergie, pas d'ionisation, pas prépondérant en radiodiagnostic.
  • Effet photoélectrique: le photon transfère toute son énergie à un électron.
  • Effet Compton: Absorption partielle de l'énergie du photon, le reste émis avec un changement de direction, peu de variation avec énergie.
  • Création de paire: Phénomène de haute énergie (≥1022 keV). Le photon est absorbé, et se transforme en un électron et un positron. Important dans la radiothérapie, pas en radiodiagnostic.
  • Effet photonucléaire : à haute énergie (au moins 10 MeV), un rayonnement peut être absorbé par le noyau atomique, ce qui peut causer l'éjection d'un neutron.

Microscopie électronique

  • Les électrons ont une dualité onde-corpuscule, une petite longueur d'onde permet des détails plus fins sur des échantillons.
  • L'étude des microscopes optiques et électroniques(différences entre les méthodes optiques et électronique, résolution)
  • Application : La microscopie électronique. Microscopie à transmission, microscope électronique à balayage

Questions d'examen

  • Exemples de questions d'examen posées sur le cours donné.

Séquence de domaine de rayonnement électromagnétique

  • Radio, Micro-onde, Infrarouge, Ionisant (ordre croissant d'énergie)

Autres

  • Objectifs: Classer les domaines du rayonnement électromagnétique par ordre d'énergie croissante et expliquer comment ces domaines interagissent avec l'eau.
  • Différentes techniques d'imagerie médicale.

Studying That Suits You

Use AI to generate personalized quizzes and flashcards to suit your learning preferences.

Quiz Team

Related Documents

Chap 9 Rayonnement Électromagnétique PDF

More Like This

Use Quizgecko on...
Browser
Open
Browser
Browser