histoire Curiosité optique (lol)

[Fred_76]

On ne parle pas des ombres mais des zones de pénombre...

 

Le Soleil a exactement la même taille apparente qu'un disque de 9cm de diamètre vu à 10 m de distance (aux arrondis près).

[thomastro]

Donc c'est pas exacte si t'as arrondis fred !

 

Thomas

[Fred_76]

Si on note :

- A la taille angulaire du Soleil = 0.5°

- L la distance entre le masque et l'écran, perpendiculaire à la direction du Soleil

On calcule la largeur de la pénombre, h telle que :

h = 2L x tan (A/2)

 

Si L=10 m on a :

h = exactement 2*10*tan(0.5*pi/360) soit environ 8.73 cm, arrondi à 9 cm.

 

 

La zone de pénombre sera exactement la même (et pas besoin d'arrondis) pour des objets de toutes tailles, comme une ampoule, le Soleil ou même Antarès, s'ils sont vus avec le même angle apparent (disons 0.5°, il faudra bien s'approcher pour Antarès). Peu importe la distance de l'objet, seul compte l'angle apparent. C'est juste de la géométrie.

 

Par contre du coup tu vois tout de suite que si le soleil est une ampoule à l'échelle les rayons qui atteignent la Terre sont plutôt parallèles.

 

Oui, tu as raison, tout est dans le "plutôt" ! En un point sur Terre, les rayons extrêmes issus de deux zones opposées sur le disque solaire font un angle de 0.5° entre eux : ils sont effectivement "plutôt" parallèles, mais certainement pas "parallèles". Et ce sont ces 0.5° qui font la différence d'illumination et créent la pénombre.

 

Les étoiles, a contrario, sont des sources ponctuelles de lumière. Elles sont vues avec un angle apparent nul, ou négligeable. Les rayons qui en parviennent sont donc parallèles et ne génèrent pas de pénombre. Si on prend l'exemple d'Antarès, une très grosse voisine. Son diamètre est de l'ordre de 1.23x10^12 m et elle se trouve à 5.20x10^18 m de nous. L'angle apparent est de 0.05 secondes d'arc. Elle génère donc une pénombre d'à peine 2.5 µm pour un obstacle situé à 10 m : on ne la voit pas.

Modifié 26 mai 2016 par Fred_76

[Toutiet]

Pu...n, mais utilisez les radians, les gars, c'est tellement plus simple...!

 

Leimury, je te croyais plus "pointu"...

 

Tu sembles confondre rayons parallèles, issus d'une source ponctuelle, et rayons issus d'une surface étendue. Chaque point de la source étendue peut être considéré comme une source ponctuelle émettant un fin pinceau de rayons tous parallèles, sans pour autant masquer l'étendue angulaire apparente de la source et sa multitude des sources ponctuelles émettant, chacune, sous des incidences différentes.

 

D'où l'existence de zones d'ombre, et surtout de pénombre, sous un éclairage solaire. Cette particularité est environ deux fois moins présente sous un ciel martien et quasiment inexistante sous le ciel de Pluton (mais identique, sur la Lune, à ce qu'on observe sur Terre puisque le Soleil est sensiblement à la même distance et donc vu sous le même angle apparent).

Modifié 26 mai 2016 par Toutiet

[Fred_76]

Simulation de l'effet du Nez de Pinocchio.

 

Il n'y a que l'effet de la superposition des zones de pénombre. Pas besoin de parallaxe ni d'autre artifice pour faire cette simulation :

 

 

On déplace ici le disque de 5 pixels vers le bas entre deux images. A partir de la 6ième image en partant de la gauche on voit le disque se déformer en dessous et la surface plane se relever vers le disque. Les deux ombres se rejoignent à la 7ième image alors que si l'on ne met pas de pénombre, le contact a lieu à la 9ième.

Modifié 26 mai 2016 par Fred_76

[Toutiet]

Cette simulation est on ne peut plus probante...

 

Ah... dommage Fred, tu a modifié l'image mais je préférais la simulation précédente qui mettait plus en évidence l'étirement "prématuré" de l'ombre du disque avant contact...

Modifié 26 mai 2016 par Toutiet

[Leimury]

En un point sur Terre, les rayons extrêmes issus de deux zones opposées sur le disque solaire font un angle de 0.5° entre eux : ils sont effectivement "plutôt" parallèles, mais certainement pas "parallèles". Et ce sont ces 0.5° qui font la différence d'illumination et créent la pénombre.

 

Bonjour,

 

Donc pour faire l'expérience il suffit d'avoir un maximum de distance entre la source et l'ombre

 

Merci, ton explication est claire !

 

Effacer ce que j'ai écrit ce serait de la mauvaise foi, je suis donc condamné à laisser mes bêtises (y'a vraiment des jours sans)

En tout cas Nadav a eu l'explication qui va bien.

 

Bon ciel

[Fred_76]

Bonjour,

 

Donc pour faire l'expérience il suffit d'avoir un maximum de distance entre la source et l'ombre

 

l

Pas vraiment, il suffit d'une source lumineuse non ponctuelle. Peu importe la distance, seule compte la dimension angulaire. Par contre il faut une distance suffisante entre le masque (qui fait l'ombre) et l'écran (sur lequel on voit l'ombre) pour que la pénombre soit assez large pour etre visible.

 

Trop près, la frange de pénombre sera trop fine, trop loin et si le masque est trop petit par rapport à la source, on ne verra même plus l'ombre (c'est le cas des oiseaux qui volent sans le ciel sans qu'on ne puisse distinguer leur ombre au sol dès qu'ils ont pris un peu de hauteur).

Modifié 26 mai 2016 par Fred_76

[Toutiet]

Tout ceci est parfaitement exact. Cependant, et contrairement à la position fondamentale que je suis prêt à défendre, j'ai constaté (avec un certain étonnement:b:) que, du haut d'un télésiège, on voyait bien au sol, sur la neige, l'ombre du câble porteur...

Avec un câble 5 cm de diamètre, cette trace devrait, en toute théorie, se fondre dans les pénombres dès une distance 5 mètres (1/100 rd). Or la distance au sol était nettement supérieure...:mad:et ce n'était pas le cas...

(C'est fou ce à quoi on pense dans un télésiège... )

http://img15.hostingpics.net/pics/395574Capturedcran20160526175123.png

Modifié 26 mai 2016 par Toutiet

[Fred_76]

Peut être est-ce parce que la structure et la couleur de la neige en font un support particulièrement efficace pour améliorer les contrastes. C'est pas pour rien que les écrans de cinéma sont blancs et très réfléchissants...

 

L'autre point est que le câble est une structure fine, certes, mais très très longue. Ainsi, si l'ombre dans la direction transversale disparaît dans la pénombre, l'ombre dans la direction longitudinale persiste et signe sa trace. On verra donc l'ombre d'un câble de 5 cm de diamètre, mais pas l'ombre d'une balle de même diamètre.

 

Cela dit, le pouvoir de résolution de l'oeil humain est de 0.8 minutes d'arc (acuité de 12/10e) ou 1 minute d'arc (acuité de 10/10e), soit environ 0.0002 à 0.0003 radians. Pour un câble de 5 cm de diamètre, cela correspond à une distance de l'ordre de 170 à 215 m, disons 200 m pour quelqu'un qui voit très bien. Donc on devrait sans trop de problème distinguer l'ombre d'un câble au sol sur une surface bien homogène et réfléchissante comme la neige, à une hauteur de 10-20 m.

Modifié 26 mai 2016 par Fred_76

[syncopatte]

Autodafé pour moi!

 

Certes, il y a ces trucs de perspectives et tout et tout, mais en regardant les photos de Nadav de plus près, force m'est de revoir mon "analyse" et conclure qu'il ne s'agit, dans ce cas-ci, pas d'un phénomène de perspective, mais bel et bien de l'effet Pinocchio.

 

Bravo à Eguzkiarte et Fred, honte à moi!

 

Patte.

 

PS: chouette sujet en tout cas!

Modifié 26 mai 2016 par syncopatte

[Toutiet]

Fred_76,

Je viens de mettre (dans mon post précédent) une photo de ce que j'ai saisi du haut du télésiège. Comme on peut le constater, l'ombre au sol est bien visible malgré la distance largement supérieure aux 5 m que j'évoquais (pour un diamètre supposé du câble de 5 cm).

 

Je suis d'accord avec toi pour ce qui concerne le pouvoir séparateur de l'œil mais, dans le cas présent, il ne s'agit pas de cela : ce n'est pas le câble qu'on regarde (sur fond de ciel, par exemple) et qu'on essaie de distinguer mais son ombre portée sur le sol.

 

Quant à l'ombre dans le sens du câble, comme tu l'évoques, je ne saisi pas bien comment elle peut se manifester si déjà elle n'apparaît pas dans le sens transversal...

 

PS : je remets la photo ci-après : http://img15.hostingpics.net/pics/395574Capturedcran20160526175123.png

[Fred_76]

On voit les bâtons de ski et les barres du télésiège aussi, qui sont plus fins que 5 cm. Mon hypothèse sur l'ombre longitudinale ne tient pas.

 

Je pense que l'explication vient du fait que :

1) le pouvoir séparateur de l'oeil permet quand même de bien voir, heureusement pour nous !

2) la neige est une excellente surface pour réfléchir ce qu'on projette dessus et surtout pour que l'oeil puisse bien distinguer les variations de contrastes, surtout dans les endroits où elle est assez régulière. Par exemple, à gauche, dans les traces, on distingue bien moins les ombres.

 

La photo illustre cependant très bien l'effet pénombral. L'ombre du poteau du panneau est très nette, car la distance entre le poteau et le sol est faible. A contrario, l'ombre du télésiège et de Toutiet en train de selfier son ombre est diffuse, car le masque est bien plus éloigné du sol (à vue de nez je dirais entre 15 et 20 m). Je n'ai pas le courage de le faire, mais avec un peu de trigonométrie et en faisant quelques hypothèses sur les dimensions des éléments du décor, on devrait pouvoir estimer assez correctement la distance entre les ombres et Toutiet.

Modifié 26 mai 2016 par Fred_76

[Eguzkiarte]

Autodafé pour moi!

 

Certes, il y a ces trucs de perspectives et tout et tout, mais en regardant les photos de Nadav de plus près, force m'est de revoir mon "analyse" et conclure qu'il ne s'agit, dans ce cas-ci, pas d'un phénomène de perspective, mais bel et bien de l'effet Pinocchio.

 

Bravo à Eguzkiarte et Fred, honte à moi!

 

Patte.

 

PS: chouette sujet en tout cas!

 

Oulaaa, pas de honte dans la polémique (Victor), ça m'a permis de découvrir plein de trucs sur les perspectives et les anamorphoses...Un monde fascinant.

Enfin, presque 80 messages pour un haussement d'épaules, quel force, ce Nadav!:D

[Fred_76]

Nadav, il est trop fort !!!

 

"y7-1A_j3fSM" via YouTube
ERROR: Si vous lisez ce texte, YouTube est hors-ligne ou vous n'avez pas installe Flash

[Toutiet]

• Eguzkiarte... polémique Victor... Il n'est pas facile de la placer celle-là et tu l'as fait, bravo

 

Je suis maintenant que vous penserez à moi et que vous ne verrez plus les choses de la même façon chaque fois que vous prendrez le télésiège...

 

• Fred_76 :

Voici une autre photo qui pourra te permettre une meilleure évaluation des tailles et distances puisque transversale et prise dans le sens de la marche. On y voit bien l'ombre au sol des câbles, à droite.

http://img11.hostingpics.net/pics/471413DSCN2455.jpg

 

C'est quand même dingue cette visibilité de l'ombre des câbles, non ?

Modifié 26 mai 2016 par Toutiet

[ursus]

On voit les bâtons de ski et les barres du télésiège aussi, qui sont plus fins que 5 cm. Mon hypothèse sur l'ombre longitudinale ne tient pas.

 

Je pense que l'explication vient du fait que :

1) le pouvoir séparateur de l'oeil permet quand même de bien voir, heureusement pour nous !

2) la neige est une excellente surface pour réfléchir ce qu'on projette dessus et surtout pour que l'oeil puisse bien distinguer les variations de contrastes, surtout dans les endroits où elle est assez régulière. Par exemple, à gauche, dans les traces, on distingue bien moins les ombres.

 

La photo illustre cependant très bien l'effet pénombral. L'ombre du poteau du panneau est très nette, car la distance entre le poteau et le sol est faible. A contrario, l'ombre du télésiège et de Toutiet en train de selfier son ombre est diffuse, car le masque est bien plus éloigné du sol (à vue de nez je dirais entre 15 et 20 m). Je n'ai pas le courage de le faire, mais avec un peu de trigonométrie et en faisant quelques hypothèses sur les dimensions des éléments du décor, on devrait pouvoir estimer assez correctement la distance entre les ombres et Toutiet.

 

 

Pour le câble qui est très loin, l'ombre que tu vois n'est que la pénombre du câble tandis que pour le poteau tu vois l'ombre (et si tu étais proche tu verrais la pénombre à coté de l'ombre.

 

[Nadav]

Ce matin j'ai essayé de filmer cette fois, c'est beaucoup plus parlant, et, en voyant les images, en relisant vos interventions, cela me ferait penser à un effet de pénombre effectivement, mais je n'en suis pas sûr.

 

observer l'épaule gauche:

Modifié 27 mai 2016 par Nadav

[pas03410]

Belle démonstration effectivement, il faut maintenant donner un nom à ce phénomène (ou une définition approchante).

Modifié 27 mai 2016 par pas03410

[syncopatte]

Là tu peux en être ab-so-lu-ment sûr!

 

Content d'avoir appris quelque chose en participant ( d'une manière péremptoire et erronée) à ce post fichtrement chouette!

Non seulement à propos de cet effet, mais surtout à propos de mes certitudes qui méritent d'être revues à la baisse; et pas d'un peu!

 

Patte.

 

Là tu peux en être ab-so-lu-ment sûr!

 

PS: ça y est! Je recommence avec mes certitudes! Ahlala ce n'est pas gagné!

Modifié 27 mai 2016 par syncopatte

[Eguzkiarte]

En voyant ton film qui fait peur, j'ai envie de dire: "téléphone...mai-son"!spacecraft!

[Fred_76]

Ta vidéo est tout à fait représentative de ce que j'avais constaté en faisant les images de la simulation. Il ne se passe rien tant que les pénombres ne sont pas assez proches, et une fois qu'on est dans la zone de recouvrement, le phénomène commence très rapidement et se poursuit ensuite plus lentement une fois que les deux ombres se sont rejointes.

[Toutiet]

En voyant ton film qui fait peur, j'ai envie de dire: "téléphone...mai-son"!spacecraft!

 

Je n'osais pas le dire...

[Nadav]

Bravo Fred, merci à tous pour ce phénomène élucidé.

Je peux retourner l'esprit en paix dans ma soucoupe.

[tipitipi]

mmmm...non.

Gradient d'indice lié au gradient thermique je dis.

[Fred_76]

Tu trolles ?