Collimater les rayons du soleil

[delphi_jb]

Bonjour. Voila, j'aurai voulu savoir.
J'ai pas mal posté sur des sujet qui traite du laser, de la collimation de source de lumière artificie, etc.


Je me suis rendu compte grâce aux internautes que collimer un rayon bien droit
(peu importe la distance) à partir d'une lumière artificiel n'était pas possible du fait que la source
est ponctuelle en plusieur endroit sur un filament. et qu'en plus, on a un problème de dissipation de chaleur.



donc voila, je me suis demandé. nous avons la plus grande source d'énergie au dessus de notre tête.

A savoir, le soleil. Je me suis laissé entendre dire que le pouvoir calorifique du soleil était de environ 1600 w/m² dans les beau jours.



ma question:

partant d'une loupe de, par exemple, 1m² (je commencerai plus petit evidement),
j'aimerai bien savoir si il était possible converger les rayons du soleil en un petit point chaud, du style 2 mm,
puis de le collimer bien droit pour qu'il garde ses 2 mm, peu importe la distance.

et si s'était possible, sait-on véhiculer ce rayon facilement par une fibre optique par exemple, afin de manipuler ce fin rayon plus facilement ?


je m'en remet à vous
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[invite8c514936]

Salut,

j'aimerai bien savoir si il était possible converger les rayons du soleil en un petit point chaud, du style 2 mm,

Oui, ça s'appelle un four solaire, ou une centrale solaire.

Avec un miroir parabolique, on peut concentrer la lumière sur une région très petite.

puis de le collimer bien droit pour qu'il garde ses 2 mm, peu importe la distance

Non, et c'est impossible par principe, le phénomène de diffraction interdit de créer un faisceau dans laquelle la lumière serait intégralement contenue dans un cyclindre de rayon 2 mm, sur une distance arbitrairement grande !

PS : on dit "collimater" et non "collimer", je modifie le titre...

[calculair]

Salut,



Oui, ça s'appelle un four solaire, ou une centrale solaire.

Avec un miroir parabolique, on peut concentrer la lumière sur une région très petite.


Non, et c'est impossible par principe, le phénomène de diffraction interdit de créer un faisceau dans laquelle la lumière serait intégralement contenue dans un cyclindre de rayon 2 mm, sur une distance arbitrairement grande !

PS : on dit "collimater" et non "collimer", je modifie le titre...

La limite est bien donner par les problèmes de diffraction.

Je crois me souvenirque l'angle d'ouverture du faisceau est de l'ordre de 1,22 Lamda /d.

Je me souviens que l'on dit que les etoiles apparaissent d'autant plus petites dans un telescope que le miroir est d'autant plus grand.

Ma question est comment cet angle de diffraction peut être maitrisé en lumière coherente comme celle d'un laser, ou cela n'a aucune importance ?

[invite8c514936]

Ma question est comment cet angle de diffraction peut être maitrisé en lumière coherente comme celle d'un laser, ou cela n'a aucune importance ?

Les lasers aussi sont soumis à cet effet de diffraction. On peut souvent décrire les faisceaux issus de lasers par des faisceaux gaussiens, dont l'ouverture angulaire est déterminée par cet effet de diffraction. La relation entre la taille minimale du faisceau et l'ouverture angulaire ressemble à la formule que tu donnes, avec un coefficient numérique différent.

[A voir en vidéo sur Futura]

[delphi_jb]

merci pour cette réponse.

quand j'était petit, comme tout le monde, je convergait avec une loupe les rayon du soleil jusqu'a sa focale. il me semble que ce rayon etait quand même assez petit. ce n'est pas bien grave.

d'ou une autre question: quel est le plus petit point possible atteingnable sur la focal d'une loupe ? ne sait on pas reduire cette taille en le divergent puis en le re-collimatant une deuxième fois ?

et enfin, j'aurai voulu savoir si une lentille de fresnel (couplé a une vitre) conviendrai ?

y en a de pas mal ici http://www.3dlens.com/shop/largefresnellens.php

merci

[calculair]

Les lasers aussi sont soumis à cet effet de diffraction. On peut souvent décrire les faisceaux issus de lasers par des faisceaux gaussiens, dont l'ouverture angulaire est déterminée par cet effet de diffraction. La relation entre la taille minimale du faisceau et l'ouverture angulaire ressemble à la formule que tu donnes, avec un coefficient numérique différent.

merci beaucoup pour ta reponse.

[invite6dffde4c]

Bonjour.
Le diamètre apparent du soleil est d'environ 0,5 degré. Cela fait que l'image du soleil formé par une lentille a un diamètre de 0,0087 fois la distance focale de la lentille. Par exemple, pour une lentille de 10 cm de focale l'image du soleil fait 0,8 mm de diamètre. Et la diffraction n'y est pour rien. Le soleil n'est pas plus ponctuel qu'une source de lumière incandescente.
Pour ce qui est de la puissance par surface, au niveau de la terre, le soleil est ridicule comparé a un laser. La diode laser d'un pointeur fait environ 0,5 mW sur une surface de l'ordre de 5μm x 0,5μm soit . Cela fait une puissance par unité de surface de 200 MW/m2,... "légèrement" plus grande que le minable kilowatt par m2 du soleil sur terre.
Il existe d'autres moyens de concentrer les rayons du soleil, qui ne forment pas des images, mais qui arrivent à les concentrer plus efficacement que des lentilles ou de paraboles. Mais cela reste dans les mêmes ordres de grandeur.
Au revoir.

[invite8c514936]

Par exemple, pour une lentille de 10 cm de focale l'image du soleil fait 0,8 mm de diamètre. Et la diffraction n'y est pour rien.

Juste pour que les choses soient claires pour delphi_jb, il n'a été écrit nulle part que la diffraction y était pour quelque chose ! Il voulait savoir si on pouvait faire un faisceau rectiligne de 2 mm de large, ce qui est une question très différente...

[delphi_jb]

je serai interressé par cette methode plus efficasse.

j'ai deja planché sur le laser mais le problem c'est que de un, ca coute chère, tres chere pour une puissance suffisante a l'utilisation que je veux en faire. et de deux, a ce que j'en ai compris, il est plus dificile a collimater convenablement.

cela dit, merci pour la formule. j'y vois plus claire. en gros, j'ai tout interet a avoir une focal la plus petite possible.

[delphi_jb]

ce que dit deep_turtle est très juste.


j'aurai voulu savoir si c'etait possible a partir d'une source comme le soleil.

je vais meme réduire mes exigences. le rayon peut aller jusque 5 mm de diamètre et je peux aussi réduire le diamètre de la lentille primaire à un diamètre compatible avec ce que je veut obtenir comme résultat

en tout cas, merci pour vos réponse et votre temps de réponse !

[invite6dffde4c]

Bonjour.
D'abord un laser ne coûte pas bien cher. Un pointeur laser coûte moins de 15 euros.
Il serait intéressant que vous nous dissiez qu'est ce que vous voulez faire... à moins que cela ne soit secret défense.
Une lentille fait converger le soleil dans une petite image... qui diverge aussitôt en s'éloignant du plan focal.
Depp_turtle a parfaitement raison. On ne peut obtenir un faisceau de diamètre constant que ce soit avec un laser ou avec la lumière du soleil. Et ceci à cause de la diffraction. En fait, à très grande distance un faisceau émis large s'élargit moins qu'un faisceau émis étroit el "le petit devient plus grand que le grand". Plus encore, la source d'un laser semiconducteur est tellement petite que le laser tire comme un fusil à canon scié et que c'est seulement une lentille qui donne un faisceau "parallèle".

L'autre méthode de concentration (non de collimation) demande des surfaces hyperboliques de révolution et n'est pas à la portée de tout le monde.

Au revoir

[delphi_jb]

nous somme un petit groupe de passionnée et on aurai voulu faire à la base de la découpe par impulsion de forte intensité de rayon lumineux parallèle.

mais bon, comme on a visé un peu haut dès le début, on s'est retourné vers de la gravure sur des plaque de plastique opaque.

on s'est renseigner sur les laser de puissance, ca coute pas 15€!!


15€, tu as grand max un 5mw. Or, j'ai déja récupéré une diode laser d'un graveur dvd 20x mais impossible de collimater le rayon. en plus, puissance trop faible..

donc voila, vous savez tout

[invite6dffde4c]

Bonjour.
D'accord, un laser de puissance ça coûte cher. Très cher même. De plus pour faire ce tipe de manip, on utilise plutôt des lasers infrarouges à CO2. Le lentilles, les moyens de control, la mise au point et le mesures de sécurité coûtent cher.
Ne pensez-vous pas que si l'on pouvait faire ce type de dispositifs pour pas cher, les chinois l'auraient déjà fait? Et que l'on les retrouverait en promo dans les magasins de bricolage?
Pensez-vous pouvoir faire mieux que l'industrie chinoise? Même si votre main d'œuvre est gratuite et le savoir faire des ingénieurs chinois ne l'est pas, les moyens à leurs disposition sont infiniment plus grands que les vôtres.
Restons sérieux. Personne peut dire "je vais faire mieux que la NASA dans mon garage". Enfin, il peu le dire, mais pas le faire.
Dommage que vous vous soyez donnée des buts si peu réalistes. On peut faire des manips bien amusantes avec des lasers à des prix raisonnables (mais pas données). Essayez plutôt de faire des hologrammes.
Au revoir.