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diametre des étoiles et temps de coherence



  1. #1
    ornithology

    diametre des étoiles et temps de coherence


    ------

    Bonjour,

    je viens de lire sur un forum anglais une réponse disant ceci:

    j'ai été abasourdi quand j'ai appris qu'avec une simple expérience d'interférométrie on pouvait déduire de la longueur de cohérence (ou du temps) le diametre d'une étoile.

    d'apres quelle propriété de l étoile?

    -----
    J'dis bonjour, merci gramint, et a béto

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  3. #2
    Deedee81
    Modérateur

    Re : diametre des étoiles et temps de coherence

    Salut,

    Citation Envoyé par ornithology Voir le message
    d'apres quelle propriété de l étoile?
    C'est pas une propriété de l'étoile, c'est juste de l'optique. Les techniques interférométriques sont très précises.
    Keep it simple stupid

  4. #3
    ornithology

    Re : diametre des étoiles et temps de coherence

    Dans ce cas, quelle propriété en interférométrie avec une source non ponctuelle éloignée? Bref une étoile.
    J'dis bonjour, merci gramint, et a béto

  5. #4
    Deedee81
    Modérateur

    Re : diametre des étoiles et temps de coherence

    Citation Envoyé par ornithology Voir le message
    Dans ce cas, quelle propriété en interférométrie avec une source non ponctuelle éloignée? Bref une étoile.
    Simplement le fait que l'interférométrie permet une très grande précision, et donc ça donne une image où l'étoile n'apparait pas comme un point et donc permet de voir sa taille en direct (enfin, pour les étoiles proches bien sûr). EDIT enfin pas tout à fait en direct, ça nécessite pas mal de calcul et c'est d'ailleurs pour ça que l'interférométrie longue base se fait surtout en radio et pas en lumière visible nécessitant calcul/électronique méga rapide (fréquence élevée des ondes). REDIT : le calcul c'est la déconvolution

    La taille visible est directement une conséquence du fait que le temps de parcours entre les rayons lumineux émit des deux cotés est différent et donc interfère. Je ne comprend pas trop le terme "cohérence" d'ailleurs car ces rayons lumineux ne sont justement pas cohérent. Mais ça c'est pas grave, on s'en affranchit grâce à l'effet Hanbury - Brown - Twiss :
    https://en.wikipedia.org/wiki/Hanbur...d_Twiss_effect
    il y a aussi deux actus sur Futura

    Ca permet justement de séparer deux sources très proches l'une de l'autre (comme les deux bords d'une étoile justement)
    REREDIT à vérifier, ça je suis pas sûr, je me demande si la cohérence ne se maintient pas sur la différence de distance concernée qui n'est pas si énorme et l'effet Hanbury surtout utilisé pour les binaires. Mais ça reste intéressant
    Dernière modification par Deedee81 ; 11/06/2021 à 10h09.
    Keep it simple stupid

  6. A voir en vidéo sur Futura
  7. #5
    ornithology

    Re : diametre des étoiles et temps de coherence

    j'ai retrouvé la remarque. je vous fais un copier coller:

    Note the Wiener–Khinchin theorem. It states how the spectrum of the light source is related
    to the temporal coherence function. There is an analogue realtion for the spatial coherence
    function. It blew my mind when I learned that you can estimate the diameter of stars by
    measuring there spatial coherence in a Young interferometer. – whoplisp Jul 27 '11
    J'dis bonjour, merci gramint, et a béto

  8. #6
    Deedee81
    Modérateur

    Re : diametre des étoiles et temps de coherence

    Citation Envoyé par ornithology Voir le message
    j'ai retrouvé la remarque. je vous fais un copier coller:
    Salut,

    Merci de la référence et de la copie. Je regarderai ça plus attentivement demain (c'est dimanche ).
    Mais je ne connais pas et ça n'a pas l'air simple.
    Keep it simple stupid

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  10. #7
    ornithology

    Re : diametre des étoiles et temps de coherence

    j'ai relu attentivemnt la charte. Rien n'oblige les questions a etre simples...
    Bon repos dominical quand meme.
    J'dis bonjour, merci gramint, et a béto

  11. #8
    Deedee81
    Modérateur

    Re : diametre des étoiles et temps de coherence

    Salut,

    Ce n'est pas une question de charte, c'était juste le week-end

    Bon, j'ai regardé, intéressant et .... pas évident. En tout cas l'usage semble immédiat pour le problème posé, mais en pratique je ne sais pas comment on fait, je ne connaissais pas du tout cette méthode.
    Keep it simple stupid

  12. #9
    ornithology

    Re : diametre des étoiles et temps de coherence

    un indice possible serait l'utilisation de la transformée de fourier dans le théoreme et le fait que dans l'expérience de Young en régime de Fraunhofer la fiqure d'interférence est la TF de la source (tout au moins des fentes).
    J'dis bonjour, merci gramint, et a béto

  13. #10
    Deedee81
    Modérateur

    Re : diametre des étoiles et temps de coherence

    Citation Envoyé par ornithology Voir le message
    un indice possible serait l'utilisation de la transformée de fourier dans le théoreme et le fait que dans l'expérience de Young en régime de Fraunhofer la fiqure d'interférence est la TF de la source (tout au moins des fentes).
    C'est pas absurde car dans ce type d'expérience c'est en effet une question de cohérence (sinon pas d'interférences). Il se peut que ce soit bien le principe ici aussi.
    Keep it simple stupid

  14. #11
    ornithology

    Re : diametre des étoiles et temps de coherence

    j'ai trouvé un lien
    peut etre en rapport avec le sujet. en particulier l'annexe B.
    Qu'en pensez vous (je ne peux me fier a mes connaissances en optique)?
    J'dis bonjour, merci gramint, et a béto

  15. #12
    Deedee81
    Modérateur

    Re : diametre des étoiles et temps de coherence

    Salut,

    Citation Envoyé par ornithology Voir le message
    Qu'en pensez vous (je ne peux me fier a mes connaissances en optique)?
    Ca m'a l'air ok (moi c'est le manque de temps, donc autre avis éventuel bienvenu)
    Keep it simple stupid

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  17. #13
    Pio2001

    Re : diametre des étoiles et temps de coherence

    D'après mes calculs, à 1 année-lumière de distance, si les rayons lumineux émis par les deux bords d'une étoile de 1 million de km de diamètre arrivent ensemble sur une fente, alors ils arrivent avec un décalage de l'ordre de 0.5 µm (longueur d'onde de la lumière visible), sur une seconde fente distante de 5 mètres de la première (bon, c'est pas à un facteur deux près non plus).

    C'est cohérent (sans jeu de mots) avec le fait que les plus grands téléscopes ne parviennent pas à résoudre la surface d'une étoile, mais que les interféromètres y arrivent.

    Le critère est donc : la distance entre les deux fentes (ou le diamètre du miroir) doit être suffisante pour que tous les rayons lumineux de l'étoile arrivent en phase sur une fente et hors phase sur l'autre.
    Si l'étoile a un diamètre angulaire trop petit, quand les rayons lumineux arrivent en phase sur une fente, ils arrivent ausi en phase sur l'autre.

    C'est une autre façon de dire que la l'écartement entre les fentes doit être supérieur à la longueur de cohérence du front d'onde (pour que les franges disparaissent).
    Dernière modification par Pio2001 ; 16/06/2021 à 20h02.
    Dans un espace vectoriel discret, les boules fermées sont ouvertes.

  18. #14
    ornithology

    Re : diametre des étoiles et temps de coherence

    Et en terme de temps de cohérence? apres tout les photons sont partis il y a long temps.
    J'dis bonjour, merci gramint, et a béto

  19. #15
    Deedee81
    Modérateur

    Re : diametre des étoiles et temps de coherence

    Citation Envoyé par ornithology Voir le message
    Et en terme de temps de cohérence? apres tout les photons sont partis il y a long temps.
    Salut,

    Il s'agit de cohérence de phase (et non pas quantique), la durée n'a donc guère d'importance
    Keep it simple stupid

  20. #16
    ornithology

    Re : diametre des étoiles et temps de coherence

    ????????????
    cohérence de phase pendant pas de durée?
    J'dis bonjour, merci gramint, et a béto

  21. #17
    Deedee81
    Modérateur

    Re : diametre des étoiles et temps de coherence

    Citation Envoyé par ornithology Voir le message
    ????????????
    cohérence de phase pendant pas de durée?
    Il s'agit de cohérence de phase, c'est-à-dire que ce ne sont pas de courts trains d'ondes avec des phases totalement différentes et impossibles à comparer.
    Leur longueur/durée est suffisante pour que les différences de phases soient significatives (même si d'un train d'ondes à un autre la différence peut changer) et donc utiliser des méthodes tel qu'indiquer au début.

    Et la phase d'une onde reste inchangée même si elle se propage pendant mille ans. Donc le fait que les photons soient parties depuis longtemps ne change rien.

    A contrario évidemment quand on parle de cohérence/décohérence quantique, ça dépend de la durée. Mais ici ce n'est pas (du tout) une question quantique. On est dans un pur problème d'optique ondulatoire classique.
    Keep it simple stupid

  22. #18
    ornithology

    Re : diametre des étoiles et temps de coherence

    ok on est en optique. mais alors c'est quoi un temps de cohérence si ce n'est une durée et alors durée de quoi?
    une durée c'est entre deux dates t0 et t1
    il se passe quoi a ces instants?
    Dernière modification par ornithology ; 17/06/2021 à 09h24.
    J'dis bonjour, merci gramint, et a béto

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  24. #19
    Deedee81
    Modérateur

    Re : diametre des étoiles et temps de coherence

    Citation Envoyé par ornithology Voir le message
    ok on est en optique. mais alors c'est quoi un temps de cohérence si ce n'est une durée et alors durée de quoi?
    une durée c'est entre deux dates t0 et t1
    il se passe quoi a ces instants?
    La durée des trains d'ondes. L'émission thermique c'est des séries de trains d'ondes. Et chaque train d'ondes a une phase aléatoire (versus les autres trains d'ondes).
    Keep it simple stupid

  25. #20
    jacquolintégrateur

    Re : diametre des étoiles et temps de coherence

    Bonjour
    Voici ce qu’on lit, sur le sujet, dans*:Astrnomical Concepts. Martin Harwit.
    John Wiley & Sons.1973.
    Page*:129.
    DIAMETRE ANGULAIR DES ETOILES
    Le fait que deux photons occupent, quelques fois, la même cellule de phase, nous permet de mesurer le diamètre angulaire des étoiles. L’idée est la suivante*: deux compteurs de photons sont placés, à une distance D, l’un de l’autre, selon une direction transverse à celle de l’étoile. Si D est assez petit, il est possible qu’un photon d’une cellule atteigne un détecteur, pendant que l’autre atteint l’autre détecteur, l’arrivée simultanée étant détectée par un compteur de coïncidences. Soient, d, le diamètre de l’étoile et ,R, sa distance. L’angle sous-tendu est*:
    = d/R . La paire de photons atteignant l’un ou l’autre détecteur a une distribution en impulsion, suivant la direction D, approchant*:
    delta.pD = p teta= (h.nu/c)
    où nu est la fréquence à laquelle le détecteur est sensible. Mais la valeur non nulle de pD exige que D lui-même soit petit de telle sorte que les photons atteignant les deux détecteurs soient dans la même cellule de phase. Ceci impose*:
    DpD < ou = h
    (Dh/c) < ou = h
    ED < ou = = c/
    En augmentant D, le rythme des coïncidences observées décroit et, pour la valeur de D à laquelle il n’y a plus de coïncidence, < ou = /D. Le diamètre angulaire de l’étoile est
    Note: Mille excuses pour le massacre de caractères Grec. Je tacherai de faire une autre rédaction dés que j'aurai le temps Je ne sais pas utiliser ces P... de Latex. Les ref sont correctes
    d/R /D
    Cette technique a été découverte par R. Hanbury Brown et R. Q. Twis. (A New Type of Interferometer for Use in Radio astronomy. ‘’ Phil. Mag. 45. 663 (1954)
    Cordialement
    Ne jetez pas l’anathème : il peut servir !

  26. #21
    ornithology

    Re : diametre des étoiles et temps de coherence

    Superbe ! merci
    J'dis bonjour, merci gramint, et a béto

  27. #22
    Pio2001

    Re : diametre des étoiles et temps de coherence

    Citation Envoyé par ornithology Voir le message
    Et en terme de temps de cohérence? apres tout les photons sont partis il y a long temps.
    Non, en terme de distance latérale. L'étoile est tellement petite et tellement loin que si on se déplace d'un mètre à gauche ou à droite, les photons émis à l'équateur de l'étoile ont toujours le même déphasage avec ceux partis des pôles. La distance varie de moins d'un micron sur plusieurs années-lumières.

    Mais au bout de quelques mètres, le déphasage peut commencer à bouger.
    Dans un espace vectoriel discret, les boules fermées sont ouvertes.

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