Cymatique et Turbulence Atmosphérique

[FLORENTdesetoiles]

Bonjour/Bonsoir

 

Grâce a mon intérêt pour l'étude de la vibration j'ai remarqué certaine similitude entre les formes d'ondes observer dans les télescopes quand il y a de la turbulence et les formes observer sur des plaques mise en vibration saupoudrer de sable et me demande si on pourrait en tirer quelque chose pour l'amélioration des images ? 

Avec les miroirs liquide par exemple qu'on pourrais faire vibrer pour prendre certaines formes a leurs surfaces et annuler l'effet de la turbulence sur les images

[martial_julian]

fan

 

 

 

[julon2000]

Hello,

 

Pour avoir été confronté aux turbulences et avoir manipulé des figures de Chladni, je n'avais pas vraiment fait de rapprochement entre les 2, et effectivement visuellement ça peut se ressembler un peu. Par contre je ne crois pas qu'il y ait un intérêt d'utiliser les figures de Chladni pour compenser des turbulences : mettre le miroir en vibration est probablement une très mauvaise idée pour la stabilité de l'image, et les miroirs liquides ont le désagrément de ne pouvoir être utilisés qu'horizontalement, et donc pour le zénith uniquement.

 

Sinon concernant le vocabulaire : je ne connaissais pas le terme cymatique, qui a manifestement une connotation puisqu'il est lié à l'anthroposophie; les physiciens utilisent le terme plus neutre de figure de Chladni.

Modifié 27 avril 2020 par julon2000

[pm77g]

Mettre le miroir en vibration c'est exactement le but pour corriger les défauts phase les plus énergétique (Tip et Tilt)

L'idée du liquide'était déjà à l'étude en hollande (à Delft) en 2003, pour l'optique adaptative professionnelle. Un dépot très fin d'un liquide dans un champs magnétique modulable à souhait. Je ne sais pas si il y a eu des applications sur le ciel depuis.

[francheu]

Le 26/04/2020 à 23:29, FLORENTdesetoiles a dit :

Avec les miroirs liquide par exemple qu'on pourrais faire vibrer pour prendre certaines formes a leurs surfaces et annuler l'effet de la turbulence sur les images

 

Bonjour,

Ta question est très pertinente, mais la solution, bien qu'originale, ne peut pas s'appliquer.

En faisant vibrer une surface liquide, tu aurais tout un tas de formes d'onde transitoires avant et après la forme d'onde souhaitée, qui elles ne correspondront pas à la turbulence à corriger. Ce qui fait que certes pendant un court instant la turbulence sera corrigée, mais pendant une durée beaucoup plus longue tu ajouteras un défaut à la turbulence, ce n'est pas vraiment ce qu'on l'on souhaite.

Mais rassure-toi, les astronomes ont déjà pris le problème par les cornes. Ils placent dans le chemin optique une surface non pas liquide mais solide et souple. En l'occurrence un miroir en verre suffisamment fin pour qu'on puisse le déformer facilement et rapidement. Il existe déjà plusieurs de ces miroirs dits adaptatifs dans les grands observatoires, mais pour ne garder qu'un exemple je prendrais le cas du miroir M4 du futur ELT. Il s'agira d'une feuille de verre de 1,95 mm d'épaisseur et 2,4 mètres de diamètre, divisée en 6 pétales (plus facile à fabriquer, et surtout il vaut mieux casser un pétale plutôt que le miroir entier…). L'ensemble sera supporté par plus de 5000 vérins (qu'on appelle actuateurs), qui mettront « à jour » la forme de la surface 1000 fois par seconde.

De plus, pour des raisons liées aux système optique, la surface doit être circulaire (comme le miroir primaire), et donc les modes de déformation doivent être adaptés à cette forme. On utilise pour cela la base des polynômes de Zernike, qui sont parfaitement adaptés à cette situation. L'image de droite dans ta figure correspond justement à la somme de quelques-un de ces polynômes.

 

 

[pm77g]

Exactement. 
Le nombre d'actuateurs définit le degré maximum du dernier polynôme qui peut etre corrigé. Plus on en corrige, plus le rapport de Strehl est élevé.
Par exemple sur le LBT, il y a 672 actuateurs sur le miroir secondaire de 91cm de diamètre.

Les polynôme reconstruits sont les polynômes de Karnhunen-Loeve, mieux adaptés que les Zernike pour des pupilles à obstruction centrale.