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Voir les raies du spectre solaire



  1. #1
    Pio2001

    Voir les raies du spectre solaire


    ------

    Bonjour,
    Je partage avec vous une petite expérience qui m'a surpris.

    Après avoir acheté un livret contenant un CD audio, je me suis aperçu qu'il était protégé par un disque transparent sur lequel le fabricant avait gravé un sillon. On pouvait voir de faibles arc-en-ciels sur ce dernier.

    Au soleil couchant, je jouais avec ce disque pour y faire apparaître le spectre solaire, et je me suis aperçu que je pouvais y voir des raies spectrales d'absorption !
    J'ai été d'abord surpris et j'ai pensé qu'il s'agissait d'artefacts dus aux rayures sur le support. Mais les raies bougeaient avec le spectre, en restant chacune associée à une couleur bien définie. De plus, on pouvait voir assez clairement le doublet du sodium.

    J'ai compris que le phénomène venait de mon store : la lumière du Soleil y passe à travers de petits trous, qui constituent chacun une source quasi ponctuelle de lumière. A la distance où je me trouvais, chaque trou projetait une tache lumineuse distincte dans la pièce. La source de lumière (le trou du store) étant très petite, les raies deviennent visibles, tandis que dans des conditions normales, la largeur du disque solaire brouille l'image.

    J'ai pu photographier le phénomène :

    Spectre1.jpg

    Il n'est pas certain que la raie verte soit réellement double. J'ai écrit que chaque trou du store produisait une tache lumineuse distincte. Ce n'est pas tout à fait vrai. Sur chaque ligne de trous, les taches voisines se recouvrent en partie. Si le vert de mon spectre se trouve dans une zone où deux taches éclairent le disque en même temps, toutes les raies de cette zone seront doublées sur l'image.

    Notez que les trous de ce genre de store ne sont pas circulaires, mais allongés. Pour obtenir une image nette, il faut donc placer le réseau de telle sorte que l'image du spectre soit perpendiculaire aux trous, de façon à avoir des raies nettes.
    Naturellement, il faut aussi que le réseau soit éclairé dans la mesure du possible par une seule tache.

    Voici dans quelles conditions la photo a été prise :

    Spectre2.JPG

    Le disque est placé sur un coussin sombre de façon à obtenir une image contrastée (je rappelle que contrairement à un vrai CD, ce disque est transparent). On voit le store à l'arrière-plan.

    L'objectif utilisé est un grand angle. En effet, le réseau de diffraction que constitue le disque dirige chaque couleur dans une direction fixée, qui dépend de l'espacement des spires gravées à sa surface. La stratégie consiste donc à photographier avec une focale (un niveau de zoom) fixée et à s'approcher le plus possible. S'éloigner ne sert à rien : le spectre conservera exactement la même dimension sur la photo, et seule une petite partie sera visible en raison de l'éloignement du disque.
    On voit que j'aurais pu choisir une focale plus longue (un zoom plus fort), car mon arc-en-ciel n'occupe qu'une partie de l'image, mais j'avais monté une focale fixe sur l'appareil.

    J'ai un instant hésité avec l'objectif macro afin de faire la mise au point de près, mais c'est inutile : les raies sont à l'infini. On peut bien se mettre à 5 cm du réseau, l'appareil doit viser l'infini pour que les raies soient nettes.
    J'ai donc réglé l'appareil en mise au point manuelle.

    J'ai également réglé manuellement l'exposition afin de ne pas surexposer l'image. J'ai pris la photo à main levée, en mode "raw".

    Pour convertir le raw, j'ai ensuite choisi le mode "neutre" pour éviter de déformer les couleurs. J'ai exposé faiblement l'arc-en-ciel, puis utilisé le réglage de gain RVB pour ajuster l'exposition, plutôt que le mode de correction d'exposition, mais ce point n'a pas beaucoup d'importance pour ce sujet.
    J'ai ensuite désactivé les réductions de bruit de luminance et de bruit chromatique, qui avaient tendance à brouiller les raies (l'image a été prise à 200 ISO).
    Enfin, une petite coquetterie : j'ai paramétré l'image jpeg en pleine chrominance 4:4:4 au lieu du quart de chrominance 4:2:0 dans les options de compression. La différence entre les deux est à peine visible, mais les raies sont un tout petit peu plus nettes en 4:4:4.

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    Dernière modification par Pio2001 ; 12/06/2019 à 21h44.
    Dans un espace vectoriel discret, les boules fermées sont ouvertes.

  2. #2
    Pio2001

    Re : Voir les raies du spectre solaire

    Citation Envoyé par Pio2001 Voir le message
    J'ai un instant hésité avec l'objectif macro afin de faire la mise au point de près, mais c'est inutile : les raies sont à l'infini. On peut bien se mettre à 5 cm du réseau, l'appareil doit viser l'infini pour que les raies soient nettes.
    J'ai donc réglé l'appareil en mise au point manuelle.
    J'ajoute que ce détail est très important si vous voulez observer les raies solaires à l'oeil nu. Attention : je vous déconseille l'utilisation d'un CD / DVD / BD en raison de la luminosité extrême du spectre obtenu, qui pénètre dans notre pupille grande ouverte, car le store baissé, la pièce est dans la pénombre.

    Mais si vous avez un réseau comme le mien qui produit une image très faible, sachez que ce qui est valable pour l'appareil photo est valable aussi pour l'oeil : vous ne verrez pas les raies si vous portez votre regard "sur" le réseau. Il faut laisser l'oeil désaccomoder, comme si vous regardiez une image qui se reflète au loin.
    Dans un espace vectoriel discret, les boules fermées sont ouvertes.

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