Terre-Lune, tirs de photons (LASER)

[invitef9b04b84]

Bonjour,

je m'appelle Alexandre, je suis acutellement en seconde et depuis que j'ai découvert cette expérience théoriquement simple j'aimerais commencer à trouver un façon de réaliser cette expérience en vrai ou tout du moins à savoir si elle est réalisable même.

Pour cela j'aimerais recourir à votre aide (que j'ai remarqué être de très bonne qualité sur ce forum) pour determiner la possibilité de réaliser cette expérience.

Pour l'instant je dispose ou peut disposer de ceci :

- Un téléscope (récupéré chez un amateur peu soucieux de son matériel) 254 x 1200 mm dont le laser sera fixé a la place de l'oculaire (si les récits des exériences sont justes)

- Une monture équatoriale motorisée

- Un photo multiplicateur (je prévois là, la source est un vendeur grossiste d'équipements de laboratoire)

Par contre je n'ai trouvé aucun renseignement concernant la puissance requise du laser ni même la sensibilité du photomultiplicateur...

Le but n'est pas la mesure en soi, donc je ne recherche pas des matériels extremement précis niveau temps d'acquisition des données.

Je vous remercie d'avance d'avoir lu mon sujet et de bien vouloir m'aider =)
-----

[invite895675d5]

Quel est ton but exactement ?
Parce que tirer un laser vers la Lune, tu peux le faire à la main...
Par contre avec du matériel amateur, aucune chance de voir ton laser (en tout cas avec un laser accessible à "monsieur tout le monde") à la surface de la Lune, si c'est ton but...

[invitea3eb043e]

As-tu essayé de taper sur Google les mots telemetrie laser lune ?
Non, sinon, tu aurais trouvé une description super-détaillée d'une installation professionnelle :
http://wwwrc.obs-azur.fr/cerga/laser...ne/instrum.htm
Sûr que la précision visée est sans commune mesure avec tes prétentions mais tu verras un isolateur de Faraday pour éviter que le faisceau aller éblouisse les détecteurs, ou alors utiliser 2 lunettes.
Comment peux-tu créer tes impulsions courtes, histoire d'avoir un peu de puissance et sortir ton retour du bruit ?
Bref, ce n'est pas trivial mais tu peux faire une mesure moins loin, de l'autre côté de la rue par exemple avec un catadioptre bien placé.

[f6bes]

Bjr à vous,
Hum ALex n'a tullement parlé de faire un tir laser sur la lune ! (heureusement pour lui!)
Mais rien n'interdit de faire un tir sur qq kilométres.

A+

[A voir en vidéo sur Futura]

[invitef9b04b84]

J'ai fait mes petites recherches, (je remercie d'ailleurs Jean Paul pour le lien) je n'étais pas resté longtemps sur les sites français par peur de peu de résultats comparé à la masse de sites anglophones, je me suis bien trompé sur ce coup !

Je ne sais pas comment créer les impulsions encore. Par contre je peux dire que en matière de lasers j'ai trouvé, en vente au public (sur un site britannique) des lasers de type labo (500 et quelques nm de longueur d'onde si je me trompe pas et 500 mW de puissance).

Qu'est ce que signifie "quelques kilomètres ?"

Je tiens a vous remercier Jean Paul et Nicolas pour vos critiques.

[f6bes]

Bjr à toi,
Voir là:
http://www.mydarc.de/dj1wf/Laser/405/405.html et aussi:
http://www.mydarc.de/dj1wf/Laser/Harz/Harz.html
qq kms = dizaines de kms ( te faut pas rater ton "réflecteur", grand comme ???)
Peut etre aussi là :
http://www.qsl.net/wb9ajz/laser/laser.htm
A+

[invitef9b04b84]

Bonjour, f6bes et merci beaucoup pour tes liens. Je sens que je vais sortir mon traducteur français allemand ces prochains jours ^^

[invitef9b04b84]

Sinon je change un peu de sujet, est ce que quelqu'un ici connait la puissance du laser requise pour réaliser l'expérience des fentes d'Young ?

[invite4ff2f180]

Bonjour,
pour l'expérience des fentes d'Young, la puissance n'a aucune importance (à part que le laser doit être suffisamment puissant pour que l'on voit quelque chose sur l'écran ...). La seule chose importante est la longueur de cohérence du faisceau qui doit être suffisamment grande.
Cordialement.

[invite4ff2f180]

Re :
Si tu n'as pas directement un laser à impulsions, tu n'arrivera pas à les faire toi même (à part si tu as beaucoup de matériel et énormément de temps!).

[invite2313209787891133]

Il n'y a pas besoin de laser à impulsions, ni d'une puissance importante. En fait on pourrait même utiliser une lampe de poche pour cette expérience.
Alex : Tu n'as pas précisé le but de ton expérience ; est ce que tu veux mesure la quantité de lumière réfléchie, voir simplement si il y a réflexion ? mesurer une durée ?

[obi76]

Pour continuer la discussion initiale, il existe un miroir coin de cube à la surface de la lune. Ca peut toujours aider mais ça restera peu simple...

[invite4ff2f180]

@dudulle, si vous parvenez à faire l'expérience avec une lampe de poche, merci de me donner l'adresse de votre fournisseur. Ca m'intéresse

Ensuite le laser a impulsion est tout de même bien plus pratique, non seulement il permet d'augmenter la puissance mais surtout il permet de vérifier que le signal retour est bien le bon et que l'on ne détecte pas autre chose.

[calculair]

Bonjour

il serait interessant de faire un bilan de liaison....

Il faut connaitre le coefficient de reflexion dela lune pour ce faisceau laser.

Peut être 10% de la puissance incidente ???

[invite2d7144a7]

Bonjour,

Bonjour

il serait interessant de faire un bilan de liaison....

Il faut connaitre le coefficient de reflexion dela lune pour ce faisceau laser.

Peut être 10% de la puissance incidente ???

Il faut tout de même être un tant soit peu réaliste.

Pour se faire une idée, voir

http://wwwrc.obs-azur.fr/cerga/laser...ne/instrum.htm

L'énergie par tir est alors de 400 mJ, soit 200 mJ dans le vert et 200 mJ dans le proche Infrarouge (IR).

et avec ça, ils ne récupèrent pas toujours un photon en retour ...

il est vraiment inutile d'essayer avec les moyens d'un particulier.

[invite2313209787891133]

@dudulle, si vous parvenez à faire l'expérience avec une lampe de poche, merci de me donner l'adresse de votre fournisseur. Ca m'intéresse

Pourtant l'expérience a été faite initialement avec une bougie, et tu n'as pas répondu à mes questions.

[calculair]

Bonjour
le symbole mJ cela fait des milli joule. C'est vrai que la durée de l'impulsion est de 20 ps

La puissance laser 400x10^-3 / 20 x 10^-12= 20 *10 ⁹ W soit 20 GW !!!

Evidemment si tu augmentes le temps de l'impulsion à 0,2 de seconde, soit de 10¹⁰ et si tu ulilises un laser de 10 mW, l'energie envoyée serait 10 x 10^-3 x 0,2 = 2 x10 ^-3W.

A priori cela reste trés trés juste, mais cela serait interessant de faire le calcul complet, puisque à la reception on peut fiftrer sur une bance de l'ordre 10 Hz, ce qui reduit le bruit de detection.

[obi76]

Rebonjour,

comme je vous l'ai déjà dit, la présence d'un miroir coin de cube à la surface de la lune amène la réflexion à (quasiment) 100% sur cet endroit.

Cordialement,

[invite2313209787891133]

Rebonjour,

comme je vous l'ai déjà dit, la présence d'un miroir coin de cube à la surface de la lune amène la réflexion à (quasiment) 100% sur cet endroit.

Cordialement,

Tout dépend de le surface que tu considères pour "l'endroit"... Les miroirs ne sont pas parfaits.

[invite2d7144a7]

Bonjour,

Rebonjour,

comme je vous l'ai déjà dit, la présence d'un miroir coin de cube à la surface de la lune amène la réflexion à (quasiment) 100% sur cet endroit.

Cordialement,

1) ce n'est JAMAIS 100%

2) le faisceau d'un laser n'est pas strictement parallèle (celui du CERGA fait un tache d'environ 7 km de diamètre sur la lune [via un miroir, certes, mais ça ne change pas grand chose]).

Hors de portée de ce qu'un particulier peut utiliser.

Mais bof, si tu as du fric à dépenser en pure perte.

[david_champo]

Bonsoir,

Rebonjour,

comme je vous l'ai déjà dit, la présence d'un miroir coin de cube à la surface de la lune amène la réflexion à (quasiment) 100% sur cet endroit.

Vous parlez de ceux laissés par les missions Apollo et Lunokhod ?
Est ce qu'il ne faut pas des autorisations pour pointer des lasers dessus ? (même si je suppose que ce n'est pas chez le premier amateur venu que l'on peut trouver ce genre d'instrument.)

[obi76]

Bonjour,

pour le 100%, j'ai bien spécifié "presque", car je me doute bien que tout n'est pas renvoyé. En tous cas c'est toujours mieux que fixer une surface aussi diffusive car irrégulière que celle de la lune.

après, ce n'est pas moi qui compte essayer, et je me doute bien que la diffusion à travers l'atmosphère aller et retour suffit à lui seul à dire que la quantité de lumière reçue va être minime par rapport à celle envoyée. En plus, la divergence du faisceau fait que la partie renvoyée par les miroirs est extrêmement faible face à celle reçue par la lune, mais c'est toujours mieux que rien.

[invite2d7144a7]

Bonjour,

Bonjour,

pour le 100%, j'ai bien spécifié "presque", car je me doute bien que tout n'est pas renvoyé. En tous cas c'est toujours mieux que fixer une surface aussi diffusive car irrégulière que celle de la lune.

après, ce n'est pas moi qui compte essayer, et je me doute bien que la diffusion à travers l'atmosphère aller et retour suffit à lui seul à dire que la quantité de lumière reçue va être minime par rapport à celle envoyée. En plus, la divergence du faisceau fait que la partie renvoyée par les miroirs est extrêmement faible face à celle reçue par la lune, mais c'est toujours mieux que rien.

Oui, mais c'est vraiment presque rien :

pour celui du CERGA, ils détectent environ 1 photon sur 10¹⁸ envoyés !!

À moins d'avoir vraiment des moyens exceptionnels (que même des labos pro ont de la peine à réunir), ce n'est pas la peine d'essayer pour un particulier.

[calculair]

bonjour
1 bougie à 1 km l'oeil doit detecter un photon par par seconde je crois !!

[invite2313209787891133]

bonjour
1 bougie à 1 km l'oeil doit detecter un photon par par seconde je crois !!

C'est sans doute un peu plus; une des premiers expériences visant à mesurer la vitesse de la lumière utilisait la lumière d'une bougie avec un trajet optique de plusieurs km.

[Gilgamesh]

bonjour
1 bougie à 1 km l'oeil doit detecter un photon par par seconde je crois !!

Beaucoup plus.

1 candela (équivalent en gros à l'ancienne unité de la bougie) = 1⁄683 watt/sr pour un rayonnement de nu=555 nm.

Soit un flux de photons émis :



avec h la cte de Planck

N=5.10¹⁶ photons/s

Diamètre de la pupille : r = 4 mm dans l'obscurité.

A la distance D = 1 km le flux de photons rentrant dans la pupille est :



n = 8.10⁵ photons/s


a+

[invite2313209787891133]

Ce raisonnement, même si il va dans mon sens, n'est pas correct : Une bougie ne se comporte pas comme une source monochromatique verte.

[Gilgamesh]

Ce raisonnement, même si il va dans mon sens, n'est pas correct : Une bougie ne se comporte pas comme une source monochromatique verte.

Si, c'est correct pour donner un ordre de grandeur. Ce n'est pas 1 photon/s, mais près de 1 million : c'est ça qu'il faut retenir.

a+

[invite2313209787891133]

Ce n'est plus un mais plusieurs ordres de grandeur à ce niveau ; si on se place dans le rouge (couleur de la flamme d'une bougie) il y a grossièrement un facteur de 100 à 1000 par rapport à l'efficacité lumineuse spectrale du vert, donc 100 à 1000 fois plus de photons visibles que ce que tu as calculé.

[calculair]

Bonjour

Le calcul montre que mon estimation etait à 1 000 000 près ..... c'est ceal qui est interessant

Pour ce qui concerne le tir vers la lune, il faut considerer sans doute le diametre du telescope de tir qui va donner l'ouverture du faisceau laser.

La durée totale de l'impulsion qui peut être voisin de la seconde. Car je suppose que le but n'est pas de mesurer la itance tere lune, mais de recevoir l'echo lumineux


La durée importante de l'impulsion permet de compabiliser tous les photos en retour durant 1 seconde et de filtrer le bruit dans une bande de 1 Hz

On a 10¹⁶/ photons par miliwatt et par seconde, avec un laser de 100mW on peut estimer à 10¹⁸ photons /s

L'angle d'ouverture du faisceau avec un miroir de 15 cm est
a = 1,22 x 0,5/ 150000 = 0,4 *10^-4

à 300 000 km la tache fera 300 000 * 4* 10 ^-5= 12km

Si on prend un coefficient de reflexion lunaire de 10%, les photons reflechis sont de 10¹⁷ /s
on peut supposer qu'il sont diffusés dans 2 pi radians

Le nombre de photons que va recolter le telescope de 15 cm utilisé en reception sera à un facteur 2 prés ( retour dans 1/2 espace)

10¹⁷ x (15 x10^-2 )²/( 3*10⁸)²

2250 /9 *10^-3 photons /s soit 0,2 photons /s, sauf erreur de ma part.....

Ce qui est difficile à detecter par un amateur, il faudrait un laser de10 W au moins pour que l'experience puisse être tenter,, ou utiliser un vrai telescope avec un miroir de 1m peut être