Optique : conditions de validité du modèle du rayon? Nappe laser sur un dépôt granulaire

[inviteb48dd5fc]

Bonjour,

Je me pose quelques questions : quelles sont les conditions de validité du modèle de rayon lumineux?
J'éclaire un dépôt particulaire (donc poreux) avec une nappe laser (longueur d'onde 635 nm), la lumière renvoyée par le dépôt est captée par une caméra. Les particules formant le dépôt ont un diamètre de 500 nm, donc proche de la longueur d'onde du laser.

Puis-je considérer que le dépôt "réfléchis" la lumière? ou alors la lumière est-elle diffusée? que cela change-t-il par rapport à l'intensité de la lumière collectée par la caméra?

Est-ce que la structure du dépôt (par exemple sa porosité en surface) va conditionner le mode de "réflexion" (c'est pas le mot, désolé) de la lumière? et surtout son intensité.

Je ne suis absolument pas expert en optique donc j'espère ne pas trop mélanger/confondre les différents concepts :s

merci de voter aide par avance!!!
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[inviteb48dd5fc]

Et peut-être tout simplement :

Le rayon laser est-il un rayon lumineux?

[invite7ce6aa19]

Bonjour,

Je me pose quelques questions : quelles sont les conditions de validité du modèle de rayon lumineux?

Bonsoir

Il faut que l'indice du milieu ne varie pas trop vite par rapport à la longueur d'onde.

[inviteb48dd5fc]

Bonsoir

Il faut que l'indice du milieu ne varie pas trop vite par rapport à la longueur d'onde.

Bonsoir,

merci bcp!
quelques précisions

j'ai un dépôt de billes qui se forme dans de l'eau. La nappe laser, éclaire le dépôt en traversant successivement : une couche de plexiglas, de l'eau puis atteint le fameux dépôt et la lumière est renvoyée vers la caméra.

La question que je me pose est donc : lorsque la nappe impact le dépôt et est réémise vers la caméra : est-ce sous forme de rayon lumineux?

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite8d75205f]

Bonsoir,
le rayon lumineux n'est qu'un modèle géométrique de la propagation de la lumière dont la condition d'application est rappelée par mariposa.
La question de savoir si la "nappe" repart sous forme de rayons n'a donc pas de sens, en tout cas si tu veux savoir si c'est réellement ce qui se passe (si les rayons lumineux existeraient dans ce cas et pas dans d'autres par exemple).

La vraie question (à mon avis) est : est-ce que je suis dans les bonnes conditions pour décrire mon faisceau laser comme un ensemble de rayons ?
cordialement

[inviteb48dd5fc]

Merci!!

En fait, ma vraie question est "suis-je dans les bonnes conditions pour considérer que la lumière du faisceau laser renvoyée par le dépôt peut être décrite comme un ensemble de rayon"?

L'objectif final étant de déterminer l'épaisseur du dépôt formé à partir d'informations obtenues par la lumière récoltées via la caméra CCD. Il s'agit d'un dispositif adapté de la triangularisation laser.

Le problème est que je n'ai pas dde formation en physique et donc je crains de mélanger divers concepts :s

[invite6dffde4c]

L'objectif final étant de déterminer l'épaisseur du dépôt formé à partir d'informations obtenues par la lumière récoltées via la caméra CCD. Il s'agit d'un dispositif adapté de la triangularisation laser.

Bonjour.
Je ne vois pas sur quelle propriété générale on pourrait s'appuyer pour déduire l'épaisseur du dépôt en utilisant la lumière.
Pour des cas particuliers on peut imaginer que c'est possible. Par exemple, un dépôt d'une couleur sur un substrat d'une autre couleur, et la transparence du dépôt connue.
Et encore, il faut que l'épaisseur du dépôt soit faible.

Avec la longueur d'onde et les dimensions de grains que vous donnez, la lumière est diffusée par les grains grosso modo dans toutes les directions, et ceci indépendamment de la forme des grains.

Et avec un laser et une caméra ccd vous n'obtiendrez pas des résultats très différents qu'avec une ampoule et une photodiode.
Au revoir.

[inviteb48dd5fc]

Bonjour.
Je ne vois pas sur quelle propriété générale on pourrait s'appuyer pour déduire l'épaisseur du dépôt en utilisant la lumière.

En fait c'est le principe de la triangularisation laser : (je vais tenter d'expliquer en quelques mots, mais avec un schéma ca serait mieux..)

On impact une surface avec un rayon lumineux. il se créer une zone de contact entre la surface et le rayon.

Si maintenant sur cette surface se forme un dépôt et que le rayon impact le dépôt en une zone mais également un partie de la surface sans dépôt :
il se créer deux zones de contacts : l'une entre le rayon et le dépôt et l'autre entre le rayon et la surface. S'il on connait l'angle d'incidence du rayon et la la distance entre les deux zones de contacts, on peut calculer l'épaisseur du dépôt. (épaisseur = distance entre les zones de contacts / tan (angle d'incidence).

Et avec un laser et une caméra ccd vous n'obtiendrez pas des résultats très différents qu'avec une ampoule et une photodiode.

Cela permet de pouvoir étudier une zone très locale du dépôt, de l'ordre de quelques microns

Avec la longueur d'onde et les dimensions de grains que vous donnez, la lumière est diffusée par les grains grosso modo dans toutes les directions, et ceci indépendamment de la forme des grains.

C'est précisément ce que je voulais savoir. Et surtout j'aimerais comprendre quels critières font qu'il y a diffusion ou non, dans toutes les directions, ou non...

Merci par avance!

[invite6dffde4c]

Re.
Avec plus de précision on peut discuter plus efficacement.
Quel est l'ordre de grandeur des épaisseurs que vous voulez mesurer?

En gros, ce que vous voulez observer c'est la longueur des ombres pour déduire la hauteur des falaises. C'est faisable si les hauteurs sont grandes devant la longueur d'onde de la lumière. Si non, les phénomènes d'interférence rendent la tâche plus compliquée. Les ombres ne seront pas nettes.

Ces mêmes phénomènes limitent la résolution des images et on ne peut pas faire mieux que la longueur d'onde. Et encore, ce n'est pas si simple. Les biologistes le savent bien. Pour obtenir des bonnes résolutions (autour du micron) il faut travailler en lumière bleu et il faut utiliser des objectifs à immersion.

Si les surfaces sont spéculaires, ou rendues spéculaires, on peu utiliser des objectifs interférentiels, pour mesurer les différences de hauteur.

La réflexion par une surface est la somme des réflexions de tous les points. Chaque point réfléchit uniformément dans tout l'espace. Et le résultat est la somme, en tenant compte et des amplitudes et des phases des ondes réfléchies de tous les points.
Quand la surface à des formes "décentes" comme un plan ou un surface courbe de rayon beaucoup plus grande que la longueur d'onde, elle se comporte localement comme un miroir plan et on peut utiliser l'optique géométrique.
Quand ce n'est pas le cas c'est beaucoup plus difficile. On est dans le domaine de l'optique ondulatoire et chaque cas est un cas particulier. Il faut faire la somme (l'intégrale) des ondes élémentaires en tenant compte des amplitudes, phases et directions.
Comme je vous ai dit, les objets dont la dimension est inférieure à la longueur d'onde diffusent dans toutes les directions car les différences de phase entre les différents points est faible. Quand l'objet grossit, il commence à avoir, dans certains cas, de directions préférentielles.
A+