l'atome ; rayons X ; atténuation QCM d'après DTS IMRT 02

Répondre par vrai ou faux. ( une seule affirmation vraie) Soit un photon de longueur d'onde dans le vide 5 nm : A- sa longueur d'onde vaut 0,5 angström . Faux. 5 nm = 5 10-9 m = 50 10-10 m = 50 angström. B- sa fréquence vaut f = 6 1017 Hz. Faux. f = c/l = 3 108 / 5 10-9 = 6 1016 Hz. C- son énergie vaut 248 eV. Vrai. E = h f = 6,62 10-34*6 1016 = 3,97 10-17 J = 3,97 10-17 /1,6 10-19 eV = 248 eV. D- Il appartient au domaine des infra-rouges. Faux. Les longueurs d'ondes des IR sont supérieures à 800 nm. Les niveaux d'énergie de l'atome d'hydrogène sont donnés par : En = -13,6 / n2 ( eV). A- au niveau n=2, l'énergie vaut 1,51 eV. Faux. -13,6/4 = -3,4 eV B- Un photon d'énergie 15 eV ne peut pas provoquer l'ionisation de l'atome d'hydrogène. Faux. 15 est supérieur à 13,6 eV : l'atome est ionisé. C- un photon de longueur d'onde 121,7 nm provoque l'ionisation de l'atome d'hydrogène. Faux. E = hc/l = 6,62 10-34*3 108 / 121,7 10-9 =1,63 10-18 J 1,63 10-18 / 1,6 10-19 = 10,2 eV, valeur inférieure à l'énergie d'ionisation 13,6 eV.  D- En passant du niveau excité n=2 au niveau fondamental, l'atome émet un photon de longueur d'onde 121,7 nm. Vrai. E2-E1 = -13,6/4 + 13,6 = 10,2 eV puis voir calcul précédent. On donne le diagramme d'énergie simplifié du tungstène : A- dans son état fondamental, l'atome de tungstène a une énergie nulle. Faux. 0 keV correspond à l'atome ionisé. B- un photon d'énergie 70 keV peut arracher un électron de la couche K par effet photoélectrique. Vrai. C- les photons de fluorescence de la raie La du tungstène ont une énergie de 11,3 keV. Faux. Un électron de la couche M vient occupé une place vacante de la couche L : E = 11,3-2,3 = 9 keV D- les photons de fluorescence de la raie Ka ont une longueur d'onde égale à 18 pm. Faux. Un électron de la couche L vient occupé une place vacante de la couche K : E = 70-11,3 = 58,7 keV = 58,7 103*1,6 10-19 J = 9,4 10-15 J Longueur d'onde du photon : hc/E = 6,62 10-34*3 108 / 9,4 10-15 = 2,1 10-11 m = 21 pm Dans un tube de Coolidge, les électrons émis par la cathode sont accélérés sous une tension de 100 kV : A-les photons X résultant du bombardement de l'anode par les électrons ont au maximul*m une énergied de 100 keV. Vrai. B- Le spectre X du tube est continu. Faux. Au spectre continu du au freinage des électrons par les atomes de la cible, se superpose un spectre de raies.. C- Le spectre X du tube est un spectre de raies. Faux. D- les photons les plus nombreux émis par le tube ont une longuer d'onde de 12,4 pm. Faux. lmini = hc / E avec E = 105*1,6 10-19 =1,6 10-14 J . 6,62 10-34*3 108 / 1,6 10-14 = 12,4 10-12 m = 12,4 pm Les photons les plus nombreux ont une longueur d'onde égale à 1,5 lmini =1,5*12,4 =18,6 pm. Un laser hélium néon de puissance 2 mW émet une lumière de longueur d'onde égale à 632,8 nm : A-la lumière émise est de couleur verte. Faux. lumière jaune B- ce laser émet 6,4 1015 photons par seconde. Vrai. énergie émise en 1 s : 2 10-3 J. énergie d'un photon : E = hc / l = 6,62 10-34*3 108 / 632,8 10-9 = 3,14 10-19 J nombre de photons émis par seconde : 2 10-3 / 3,14 10-19 =6,4 1015. C-ce laser fonctionne en régime pulsé. Faux. D-ce laser est un laser à 3 niveaux. Faux. Pour des photons X d'énergie 100 keV, le coefficient linéique d'atténuation m du plomb vaut 4,95 mm-1 : A-La couche de demi atténuation ( CDA) du plomb pour ces photons vaut 0,202 mm. Faux. m CDA = ln2 ; CDA = ln2 / m = ln2 / 4,95 = 0,14 mm B-une épaisseur de plomb de 0,072 mm arrête 30 % du rayonnement. Vrai. I = I0 exp(-m x) ; I / I0 = exp(-4,95*0,072 )= 0,70. C-une épaisseur de plomb de 0,072 mm transmet 30 % du rayonnement. Faux. D-des épaisseur égales de plomb et d'aluminium transmettent le même pourcentage de rayonnement. Faux. Plomb et aluminium n'ont pas le même coefficient linéaire d'atténuation. Un faisceau contenant 50 % de photons d'énergie E1 et 50 % de photons d'énergie E2 traverse une couche de cuivre. E1 > E2. A-Après traversée du cuivre, le faisceau est plus riche en photons d'énergie E2 qu'en photons d'énergie E1. Faux. Les coefficients d'atténuation des photons de faibles énergie sont plutôt élevés ; les photons plus énergétiques sont moins atténués. Le nombre total de photons après une traversée de matière x vaut : N = N01 exp(-m1 x) + N02 exp(-m2 x) E1 > E2 donc m1 < m2 et le terme exp(-m2 x) diminue rapidement. B- l'atténuation est la même quelle que soit l'énergie des photons. Faux. L'atténuation dépend de l'énergie des photons. C-le coefficient d'atténuation du cuivre est plus faible pour les photons d'énergie E1 que pour les photons d'énergie E2. Vrai. D- Si E1 = 2 E2, le coefficient linéique d'atténuation du cuivre est 2 fois plus faible pour les photons d'énergie E1 que pour les photons d'énergie E2. Faux. Il n'y a pas de relation de proportionnalité entre énergie et coefficient d'atténuation. les photons gamma : A- ils ont une énergie généralement supérieure à celle des rayons X. Vrai. B- il y a toujours émission de rayons gamma au cours d'une réaction nucléaire. Faux. Le mot " toujours" est de trop. C- il n'y a jamais d'émission de rayons gamma au cours d'une réaction nucléaire. Faux. D- lorsque des rayons gamma sont produits lors d'une désintégration nucléaire, l'émission gamma et la désintégration nucléaire sont simultanées. Faux. L'émission gamma résulte d'une désexcitation du noyau fils ; elle survient après la désintégration nucléaire. La désintégration du nucléide 21283Bi donne le nucléide 20881Tl et des noyaux d'hélium d'énergie 6,09 ou 5,60 MeV : A-cette désintégration est de type bêta -. Faux. 21283Bi ---> 20881Tl + 42He ( type alpha ) B- tous les noyaux fils sont obtenus à l'état fondamental. Faux. L'énergie des particules alpha prend deux valeurs différentes. C-Il n'y a aucune émission gamma. Faux. 21283Bi ---> 20881Tl* + 42He puis désexcitation du noyau fils : 20881Tl* ---> 20881Tl + gamma D-les photons gamma ont une longueur d'onde de 2,5 pm. Vrai. Energie du photon gamma : 6,09-5,60 = 0,49 MeV = 4,9 105 eV E =4,9 105 * 1,6 10-19 =7,84 10-14 J. longueur d'onde : hc/E = 6,62 10-34*3 108 / 7,84 10-14 = 2,5 10-12 m = 2,5 pm. La réaction d'annihilation : A-est une interaction photon noyau. Faux. B- est une intéraction électron électron. Faux. C-elle donne naissance à deux photons d'énergie 511 keV chacun. Vrai. D-ce n'est pas une interaction électron positon. Faux.

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