filtre rouge, observation lunaire et turbulence

[flaneurstellaire]

Bonjour à vous,

 

Petite question:

 

Je lis souvent que le fait d'utiliser un filter rouge pour l'observation ou la photographie lunaire permettait de diminuer un peu l'impact de la turbulence sur la qualité des images perçues.

 

Quelle en est la raison physique? j'ai du mal à comprendre le pourquoi de la chose...

 

Merci à vous pour vos éclaircissements là dessus.

 

à bientôt.

 

flaneurstellaire

[popov]

Salut !

Déjà quand on ne garde qu'une seule couleur on limite l'effet arc en ciel dansant la samba. On prendra alors plutôt le rouge qui a une longueur d'onde plus large que le reste et qui est donc plus difficilement dévié (regarde par exemple le schéma de la diffraction d'une lunette astro, c'est le rouge qui a son foyer le plus loin). Quitte à garder une couleur, autant prendre celle qui est la moins impactée.

[flaneurstellaire]

Salut Popov,

 

Merci pour ton retour.

 

Je comprends bien cette variation de longueur focale en fonction de la longueur d'onde, mais la relation qui existe entre la turbulence est celle ci n est toujours pas claire pour moi.

 

En effet, si on sélectionne la longueur d'onde rouge, bien.

oOn a une distance focale, pour une lunette donnée plus longue que pour le violet.

 

Ca voudrait dire que l'image obtenue au foyer de la lunette, dans le rouge, est plus grande que celle obtenue dans le violet (un chouilla plus grande...)

 

Mais ca voudrait dire que si le faisceau lumineux emit par la lune est miroitant/dévié/perturbé due aux turbulences, avant d'atteindre la lunette, alors les variations/perturbations angulaires du faisceau, seront projetées au foyer de la lunette avec une plus grande amplitude linéaire, sur le plan correspondant au foyer, dans le rouge.

 

Ce qui, me semble, va un peu à l'encontre de l'usage du filtre rouge pour limiter le phénomène...

 

Du coup, si l'usage du filtre rouge améliore les choses, la raison me semble être autre-part, mais je ne vois toujours pas laquelle.

 

Merci de vos retours là dessus.

 

à+,

flaneurstellaire.

[popov]

Ca voudrait dire que l'image obtenue au foyer de la lunette, dans le rouge, est plus grande que celle obtenue dans le violet (un chouilla plus grande...)

Non, je pense que c'est là l'erreur dans le raisonnement. Dans un réfracteur il n'y a pas un foyer mais une infinité de foyers. Un pour chaque longueur d'onde. On peut aussi se dire que les foyers sont étalés sur une ligne comme tu le vois sur l'image ci dessous (qui ne présente que trois couleurs pour ne pas mettre le bazar). Avec une lunette l'image n'est donc pas plus grande en rouge (ou bien alors elle serait plus floue car défocalisée), c'est juste que le foyer du rouge est le plus en arrière par rapport au reste. Et toujours dans le cas des lunettes, plus les foyers sont étalés, plus on verra le chromatisme.

Maintenant pour ta question initiale, les masses d'air de températures et densités différentes qui causent la turbulence ne vont pas agir comme des lentilles de lunettes à F/D5 ou 10. Elle ne font pas converger la lumière. Elles vont juste la dévier, tantôt un peu à droite, tantôt un peu à gauche, vers le haut, vers le bas... C'est comme si t'avais une surface de verre plane (F/D tendant vers l'infini) mais parcouru de légères vaguelettes en mouvement. Et ces vaguelettes vont d'avantage dévier le bleu que le rouge, c'est ça que je voulais dire.

 

 

[Jefferson]

je ne vois pas pourquoi une longueur d'onde en particulier serait moins sensible qu'une autre à la turbulence .

[flaneurstellaire]

Merci Popov pour ce retour.

 

- Pour la seconde partie de ton explication, ok, je comprends l'image.

 

- Pour la première, oui, je me suis mal exprimé concernant le foyer en lui meme, en effet, la distance focale, donc la position du "foyer" de la lunette va varier en function de la longueur d'onde, mais du coup, si on considère un faisceau monochromatique rouge reçu par la lunette, on pourrait quand meme se retrouver avec ce cas:

 

ex numérique bidon, juste pour illustrer:

- lunette donnée avec une focale F=1000 mm à une longueur d'onde de référence (600 nm)

 

première experience:

faiscau monochromatique incident à 400 nm, distance focale mesurée de 990 mm

 

seconde experience:

faisceau monochromatique incident à 800 nm, distance focale mesurée de 1010 mm

 

Ne serait il donc pas plausible d'imaginer qu'un objet émettant en lumière blanche verrait son image (composante spectrale monochromatique à 800 nm), projetée (NETTE) plus grande sur un écran situé à 1010 mm de l'objectif, que l'image (composante spectrale monochromatique à 400 nm), projetée (NETTE) plus petite sur un écran situé à 990 mm de l'objectif?

 

à bientôt.

 

flaneurstellaire

Modifié 10 décembre 2015 par flaneurstellaire

[popov]

Le blanc n'est pas monochromatique mais le résultat d'une addition de lumières. D'autre part le foyer c'est pas l'endroit où se projette une image mais là où toute sa lumière est concentrée. Doit y avoir un truc que je comprend pas quelques part dans ce que tu veux dire. De toutes manière l'image est interceptée par l'oculaire. La mise au point peut être bonne sur une plage de longueurs d'onde (y'a une certaine tolérance en fonction de la résolution de l'instrument) mais pas partout. C'est facilement visible avec une achromatique, suivant la map on a soit du bleu qui dégouline, soit du jaune (de ce coté là ça choque moins, le jaune est plus proche du blanc et le rouge qui lui dégoulinerai d'avantage est toutefois moins bien perçu par l'œil en vision nocturne, très peu sensible à cette couleur). Si on est bon partout on parle d'apo. En photo on parle même de super-apo si la lumière visible uniquement par les capteurs mais pas l'œil (IR) est bien contenue elle aussi.

[Thierry Legault]

ca n'a rien à voir avec la réfraction (donc avec ce qui se passe dans une lunette). L'indice de réfraction de l'air varie très peu avec la longueur d'onde.

 

Fried, un physicien qui a travaillé sur la turbulence, a établi que r0 était proportionnel à la longueur d'onde à la puissance 6/5.

r0, pour faire simple, c'est le diamètre de cohérence, c'est à dire la taille des cellules de front d'onde lumineuse dont on peut considérer qu'elles sont pas ou peu affectées par la turbulence (dit autrement : une tranche de front d'onde de diamètre r0 reste à peu près plate). Exemple : quand r0 vaut 100mm dans le vert (cas typique dans un bon site d'observation), il vaut environ 80mm dans le bleu et 122mm dans le rouge (rapport des longueurs d'onde à la puissance 6/5). Donc, à diamètre instrumental égal, la turbulence est moins sensible dans le rouge (et a fortiori dans l'IR) que dans le bleu.

 

Modifié 10 décembre 2015 par Thierry Legault

[flaneurstellaire]

Non, Popov, je suis bien tout d'accord avec ce que tu dis, c'ests ans doute moi qui doit pas bien m'exprimer...

 

Je vais essayer diféremment,

 

en fait, si je me gourre pas:

 

d'un point de vue géométrique, sans tenir compte des longueurs d'ondes, la taille ou hauteur (sur une dimension choisie) (h) d'une image projetée sur un écran, en utilisant un objectif de focal F est:

 

h = F X tan (Alpha) Pour un objet à l'infini

 

avec Alpha, la dimension angulaire de l'objet observe, du point de vue de l'observateur.

 

Or comme tu l'expliques justement, la distance focale F d'un objectif (lentille simple ou achromat "non parfait") varie en function de la longueur d'onde lambda.

 

F= f(lambda)

 

du coup:

 

- la hauteur de l'image projetée NETTE

 

mais aussi

 

- la position de l'écran de projection utilise pour obtenir cette image nette

 

vont dépendre de la longueur d'onde:

 

h = F X tan (Alpha)

 

h = f(lambda) X tan (Alpha)

 

donc si F augmente quand lambda augmente, du coup h va augmenter aussi...

 

Si je dis pas de conneries (c'est sans doute le cas...)

 

En espérant que j'ai pu m'exprimer plus clairement...

 

Corrige(z) moi si c'est le cas.

 

à bientôt.

 

flaneurstellaire

[popov]

Merci pour ces précisions Thierry. C'est vrai que la discussion est partie dans deux sens différents, avec la turbu puis les lulu. Pour le reste je cède ma place, ça commence à devenir compliqué pour moi

[flaneurstellaire]

ca n'a rien à voir avec la réfraction (donc avec ce qui se passe dans une lunette).

 

voilà! c'est ce que je me disais en fait

 

Salut Popov,

 

...

Je comprends bien cette variation de longueur focale en fonction de la longueur d'onde, mais la relation qui existe entre la turbulence est celle ci n est toujours pas claire pour moi.

 

 

c'est là ou je voulais en venir, sans connaître l'explication satisfaisante à ce phénomène...

 

Merci Thierry!

 

Mais du coup en te recitant:

 

Exemple : quand r0 vaut 100mm dans le vert (cas typique dans un bon site d'observation), il vaut environ 80mm dans le bleu et 122mm dans le rouge (rapport des longueurs d'onde à la puissance 6/5). Donc, à diamètre instrumental égal, la turbulence est moins sensible dans le rouge (et a fortiori dans l'IR) que dans le bleu.

 

 

 

Pour un instrument de petit diameter (exemple ma lunette de 70 mm), dans l'exemple que tu site, l'usage d'un fltre rouge resterait peut être anecdotique en fait, vu que le diameter de mon instrument est globalement inférieur à la valeur de ro dans le domaine visible (à peu près) et à fortiori dans le rouge...

 

Autrement dit, l'usage d'un filtre rouge pour l'observation se justifie de plus en plus au fur et à mesure qu'on grimpe en diameter (au delà des 120 mm ici)...?

 

Merci en tout cas pour cet éclaircissement.

 

à+,

 

flaneurstellaire

[flaneurstellaire]

... En tout cas,

 

Merci à Thierry et Popov pour avoir alimenté richement ce petit fil... !

[Jefferson]

J'ignorais ces travaux de Fried .

Merci pour l'info.