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propagation de la lumière dans l'eau



  1. #1
    Yoop

    propagation de la lumière dans l'eau

    Bonjour,

    Je vais commencer par situer rapidement le contexte de mon post:
    Je commence actuellement un stage sur la stéréo photométrie sous-marine (étude d'un objet immergé en l'éclairant sous différents angles)

    Après la lecture de plusieurs documents sur le sujet j'ai été amené à m'intéressai au transfert des rayonnement dans un milieu donné.
    J'ai lue que ceci était surtout utilisé en astrophysique pour l'étude des rayonnement des différents corps célestes, or ce domaine est très éloigné de mon sujet.
    Ma première question est donc de savoir si cela est pertinent d'utiliser cette partie de la physique dans mon cas ou je cherche à déterminer les effets de l'eau (pur ou non) sur la propagation des rayons lumineux?

    J'ai vue qu'il existe 3 principaux phénomènes, l'absorption, l'émission et la diffusion.

    -Dans mon cas j'imagine qu'il n'y aura pas d'effet d'émission (l'eau créant peut de lumière^^)

    -Le phénomène d'absorption semble facile à modéliser à partir d'un coefficient d'absorption k:
    I(s)=I0 exp (-d*k)

    -Enfin le phénomène de diffusion me parait plus compliquer à aborder

    Je me demande donc si jusqu'à présent mon raisonnement tien la route ? J'aimerai également savoir si quelqu'un pouvait m'éclairer sur le phénomène de diffusion de la lumière dans un liquide ?

    Merci

    -----


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  3. #2
    LPFR

    Re : propagation de la lumière dans l'eau

    Bonjour.
    Je pense que l'absorption et la diffusion ne concernent pas directement la stéréo photométrie. Elles ont une influence sur la précision de la mesure, mais pas sur la valeur. Donc, on peut les ignorer au premier abord pour revenir plus tard quand il s'agira de la détermination des erreurs.

    Pour le principal, la lumière se propage en ligne droite dans l'eau comme dans tous les milieux homogènes. Par contre, il y a sûrement des changements de milieu dans le parcours de la lumière utilisée pour la mesure. Il faut tenir compte de la réfraction à chaque changement de milieu.

    Si le milieu n'est aps homogène parce que la température de l'eau varie (près d'une source chaude, par exemple) ou parce que la salinité varie, alors le parcours ne sera pas droit et il faut tenir compte.
    Au revoir.

  4. #3
    Yoop

    Re : propagation de la lumière dans l'eau

    Merci pour cette première réponse rapide

    Je m'intéresse à ce phénomène car j'ai lue une publication sur la photométrie sous marine dans la quel les phénomènes de diffusion et absorption étaient calculés pour pouvoir mieux les négligé.
    Dans cette article les paramètres de la surface étudié (inclinaison et albédo)sont déterminé ainsi que le coefficient d'absorption et un autre coefficient due à la diffusion.
    Afin de déterminer tout cela les mesures se font selon 5 angles d'éclairages différent au lieu de 3 pour la photométrie classique.

    Enfin pour le moment je pense commencer à faire les premières expériences en laboratoire et donc dans un milieu homogène mais c'est vrai que je n'avais pas pensé à l'éventualité d'une réfraction dans l'eau.

  5. #4
    LPFR

    Re : propagation de la lumière dans l'eau

    Re.
    Ça dépend de la méthode utilisée pour mesurer les distances. Pouvez-vous la décrire plus précisément? Un schéma, peut-être?
    Car la diffusion, comme le brouillard, limite la distance à laquelle on peut "voir". En Manche vous avez du mal à voir vos propres mains (j'exagère), alors qu'en Méditerranée on peut voir à une centaine de mètres.
    A+

  6. #5
    Yoop

    Re : propagation de la lumière dans l'eau

    Voila en gros l'idée de ce qui va être utilisé. L'environnement étant connut les mesures de distance ne posent pas de problème.
    L'idée étant de tester ce dispositif pour différent types d'eau (plus ou moins claire comme pour votre exemple ^^)
    La question que je posai en fait (pour éviter de trop dévier) était comment modéliser par des équations le phénomène de diffusion dans de l'eau. Évidemment celle ci dépendra du liquide et certaine grandeur changeront mais n'y a t'il pas des formules utilisable ?
    Images attachées Images attachées

  7. A voir en vidéo sur Futura
  8. #6
    LPFR

    Re : propagation de la lumière dans l'eau

    Re.
    La pièce jointe vient d'être validée.
    Je ne comprends pas comment vous calculez la distance. Qu'est ce que vous mesurez et comment en déduisez-vous la distance?
    L'objet est un objet spécial bien connu, ou c'est un objet quelconque?
    A+

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  10. #7
    Yoop

    Re : propagation de la lumière dans l'eau

    re bonjour,

    L'idée est de déterminer les propriétés de la surface de l'objet (albedo et relief) pour ensuite reconstruire avec des algorithme l'objet en 3 dimensions.
    Pour cela on l'éclaire sous différent angles. Sous chaque angles la surface ne renverra pas la même quantité de lumière en chaque point en fonction du relief.
    En considérant la surface comme lambertienne on peut utiliser la formule suivante:
    I = I0 p (N · L)
    avec
    I est l'intensité lumineuse à un endroit de la surface
    p l'albedo
    N vecteur normal a la surface
    L vecteur vers la source lumineuse

    La distance à la quel se trouve l'objet est supposé connut (elle peut être déterminée avec un laser je pense). L'orientation de la lumière également.

    A partir de la on a une équation avec p et N comme inconnues. En effectuant 3 mesures différentes on peut alors résoudre le système d'équations pour chaque points de la surface.

    Je sait pas si j'ai étai très claire lol

    Mais ce que j'explique ici fonctionne dans l'air le problème est que dans l'eau cette formule sera plus compliquée a cause des phénomènes d'absorption et de diffusion.
    C'est pour cela que j'aimerai en savoir plus sur le phénomène de diffusion. Si quelqu'un pouvait me donner quelque références internet cela m'aiderai bien. J'ai cherché mais je ne comprend pas tout.
    Dernière modification par Yoop ; 13/06/2010 à 03h36.

  11. #8
    LPFR

    Re : propagation de la lumière dans l'eau

    Bonjour.
    Je ne vois pas l'intérêt de la méthode.
    Si vous pouvez mesurer la distance de l'objet avec un laser, autant mesurer la distance de tous les points.
    Faire des calculs en supposant que la surface est lambertienne, vous permettra d'obtenir des valeurs... avec une incertitude totale.
    Au revoir.

  12. #9
    Yoop

    Re : propagation de la lumière dans l'eau

    Merci pour ton analyse, mais si j'ai posté ici c'était pas pour que l'on discute du bien fondé de mon stage.
    Je suis venu ici juste pour savoir si quelqu'un pouvait me renseigner sur la diffusion^^

  13. #10
    LPFR

    Re : propagation de la lumière dans l'eau

    Citation Envoyé par Yoop Voir le message
    Merci pour ton analyse, mais si j'ai posté ici c'était pas pour que l'on discute du bien fondé de mon stage.
    Je suis venu ici juste pour savoir si quelqu'un pouvait me renseigner sur la diffusion^^
    Ce sera sans moi. Je ne contribue pas à des absurdités.

  14. #11
    Yoop

    Re : propagation de la lumière dans l'eau

    La stéréo photométrie n'a rien d'absurde lol
    Je t'invite a faire une rapide recherche sur internet.
    Voici juste le premier lien que j'ai trouvé mais il existe bien évidement plein d'autre exemple.
    http://www.techno-science.net/?onglet=news&news=3776

    ps : ha oui la technique que tu suggère de déterminer chaque point avec un laser est certes très précise mais demande un très grand nombre de mesure ce qui prend du temps alors que celle que j'essaye de développer nécessite que quelque images.
    Dernière modification par Yoop ; 13/06/2010 à 09h00.

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