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Feuille d'activités de la leçon : Diffraction des électrons et microscopie Physique

Dans cette feuille d’activités, nous nous entraînerons à décrire la diffraction de faisceau d’électrons, comment elle est utilisée en microscopie électronique, et comment les autres formes de microscopie électronique se comparent à celle-ci.

Q1:

Lequel des énoncés suivants correspond à la similitude entre les microscopes électroniques à transmission et les microscopes électroniques à tunnel à balayage?

  • ALes deux types de microscopes utilisent des électrons émis par des objets pour former des images.
  • BLes deux types de microscopes utilisent des lentilles électriques, magnétiques ou électromagnétiques pour former des faisceaux d'électrons.
  • CLes deux types de microscopes utilisent des électrons pour produire des images.
  • DLes deux types de microscopes utilisent la diffraction des électrons pour former des images.
  • ELes deux types de microscopes nécessitent un émetteur de faisceau d'électrons.

Q2:

La figure représente la section rectangulaire d'une lentille électrostatique observée avec un microscope électronique. Le potentiel électrique augmente le long de la lentille; le potentiel 𝑉 est supérieur au potentiel 𝑉. Un électron se déplace parallèlement à l'axe de la lentille. Lequelle des chemins représentés I, II ou III l’électron suit-il?

  • AII
  • BIV
  • CIII
  • DI
  • Eaucun de ces chemins

Q3:

Lequel des énoncés suivants explique le mieux pourquoi il est plus intéressant d'utiliser des électrons pour créer des images d'objets très petits plutôt que d'utiliser les ondes électromagnétiques?

  • ALes électrons sont réfléchis par les objets de manière plus intense que les ondes électromagnétiques.
  • BLes électrons peuvent pénétrer plus profondément dans les objets que les ondes électromagnétiques.
  • CUn faisceau d'électrons n'aura aucun impact sur l'objet dont il produit l'mage, l'image qu'il produit sera donc plus fiable que celle produite par des ondes électromagnétiques.
  • DLes électrons peuvent facilement être accélérés à des vitesses correspondantes à des longueurs d'onde beaucoup plus courtes que celles associées aux ondes électromagnétiques utilisées pour la formation des images.

Q4:

Un accélérateur de particules accélère les électrons avec une différence de potentiel Δ𝑉=550V, comme indiqué sur la figure. Détermine la longueur d'onde des électrons à la sortie de l'accélérateur. Utilise une valeur de 1,60×10 C pour la charge d'électrons, 9,11×10 kg pour la masse des électrons, et 6,63×10 J⋅s pour la constante de Planck.

  • A2,5×10 m
  • B2,4×10 m
  • C5,2×10 m
  • D1,0×10 m
  • E6,0×10 m

Q5:

Un faisceau d'électrons passe à travers un cristal, un écran placé derrière le cristal enregistre les positions des électrons qui arrivent dessus. Un diagramme de diffraction en forme anneaux concentriques est formé sur l'écran d'enregistrement, comme indiqué sur l'illustration. L'intensité des anneaux est tracée en fonction de la distance radiale depuis le centre du motif. La distribution d'intensités obtenues est affichée trois fois, chaque fois par rapport à une autre distribution d'intensité qui est montrée en dessous.

Laquelle des répartitions d’intensité résulterait de la diminution de la vitesse des électrons du faisceau?

  • AII
  • BI
  • CAucune de ces distributions
  • DIII

Laquelle des répartitions d’intensité résulterait de la diminution de la densité de charge du faisceau d’électrons sans modifier la vitesse des électrons dans le faisceau?

  • AIII
  • BI
  • CII
  • DAucune de ces distributions

Q6:

Laquelle des affirmations suivantes est vraie à propos des microscopes électroniques à balayage, mais non pour d'autres types de microscopes?

  • ALes électrons diffusés à partir de l'objet à représenter sont utilisés dans la formation de l'image.
  • BLa structure interne des objets peut être représenter.
  • CLa diffraction des électrons est utilisée dans la formation des images.
  • DLes électrons qui passent de la surface de l'objet à représenter au microscope par effet tunnel sont utilisés pour la formation d’image.
  • ELe microscope contient des des lentilles électrostatiques, magnétiques et électromagnétiques.

Q7:

Le schéma représente une vue en profil d'une lentille électrostatique de section rectangulaire. Le potentiel électrique augmente le long de l'axe de la lentille; le potentiel 𝑉 est supérieur au potentiel 𝑉. Un électron qui est à égale distance des parois de la lentille se déplace parallèlement à l'axe de la lentille. L'électron va se déplacer le long du quel trajet?

  • AIII
  • BII
  • CI
  • Daucun de ces trajets

Q8:

Un accélérateur de particules accélère les électrons à travers la différence de potentiel entre 𝑉 et 𝑉, comme indiqué par le schéma. La plus petite valeur de la vitesse de l'électron est en 𝑉. Quelle forme d'onde correspond à celle d'un électron se déplaçant à travers l'accélérateur?

  • A
  • B
  • C
  • D
  • E

Q9:

Laquelle des affirmations suivantes à propos de microscope électronique à effet tunnel, mais non les autres types de microscopes électroniques, est vraie?

  • ALe phénomène de l'effet tunnel quantique qui permet le passage des électrons de la surface de l'objet à représenter au microscope est utilisé pour la formation d’image.
  • BLes électrons diffusés à partir de l'objet à représenter sont utilisés pour la formation de l'image.
  • CDes lentilles électriques, magnétiques et électromagnétiques font partie du microscope.
  • DLa diffraction des électrons est utilisée dans la formation des images.
  • ELa structure interne des objets peut être représentée.

Q10:

La figure montre une section circulaire d'une lentille magnétique d'un microscope électronique. Quatre électrons: A, B, C et D se déplacent perpendiculairement au plan de section de la lentille vers la cible.

Dans quel sens latéral: I, II, III ou IV, l’électron A va s'accélérer en raison du champ magnétique agissant sur lui?

  • AII
  • BIII
  • CI
  • DIV
  • Eaucune de ces directions

Dans quel sens latéral: I, II, III ou IV, l’électron B va s'accélérer en raison du champ magnétique agissant sur lui?

  • AII
  • BIII
  • CI
  • DIV
  • Eaucune de ces directions

Dans quel sens latéral: I, II, III ou IV, l’électron C va s'accélérer en raison du champ magnétique agissant sur lui?

  • AIII
  • BJe
  • CII
  • DIV
  • Eaucune de ces directions

Dans quel sens latéral: I, II, III ou IV, l’électron D va s'accélérer en raison du champ magnétique agissant sur lui?

  • AIV
  • BII
  • CI
  • DIII
  • Eaucune de ces directions

Cette leçon comprend 18 questions additionnelles et 16 variantes de questions additionnelles pour les abonnés.

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