Angle de Brewster

[astrocg]

Quelqu'un aurait il déjà utilisé cette propriété de la lumière notamment pour la réalisation d'un instrument solaire ? 

 

[Fred_76]

Et ça apporterait quoi ?

[astrocg]

La possibilité de se passer de filtre solaire tout en ayant une atténuation pour observer notre étoile 

[22Ney44]

il y a 34 minutes, astrocg a dit :

Quelqu'un aurait il déjà utilisé cette propriété de la lumière notamment pour la réalisation d'un instrument solaire ? 

 

Bonjour @astrocg,

Sur un banc optique c'est bien sûr assez facilement réalisable, dans la cavité d'un laser bien évidemment, mais dehors dans le jardin comment caler l'instrument à l'angle de Brewster et surtout l'y maintenir alors que le soleil bouge, la monture bouge. Quelles seraient les conséquences pour le matériel, et plus encore pour l’œil si l'opérateur venait à s'écarter suffisamment de cet angle pour perdre la propriété de la réflexion spécifique tout en gardant l'instrument dirigé vers le soleil ? La lame initialement inclinée à l'angle de Brewster redevient alors un simple miroir si nous sommes proches  l'angle de réflexion totale ou même partielle. Dégats graves assurés.

 

Pas vraiment tenté par la manip.

 

Ney

 

 

[astrocg]

En fait c'est un élément à inclure dans le trajet optique en aval du miroir ou de l’objectif. 

Comme une pièce optique tel qu’un filtre 

Sinon c’est suicidaire bien évidemment 

[22Ney44]

il y a 6 minutes, astrocg a dit :

En fait c'est un élément à inclure dans le trajet optique en aval du miroir ou de l’objectif. 

Dans ce cas c'est encore plus compliqué. En effet le dispositif va chauffer très dur car cela va être au milieu traversé de disperser l'énergie qui ne se propage plus par effet Brewster. Chauds les marrons je crois et une fois que le dioptre à l'angle de Brewster aura volé en éclats, c'est fusion du train optique jusqu'à la caméra ... ou l'oeil.

 

Ney

[astrocg]

Dans le passé j’ai vu un montage opérationnel. 

Mais pour le retrouver ???

[LH44]

Le prisme Herschel de Lacerta fonctionne à l'angle de Brewster (56°),  celà permet de maximiser la polarisation de la lumière et ceux qui connaissent les filtres photo polarisant savent bien cela, il permet donc de maximiser l'effet atténuateur du filtre polarisant sur une plage plus grande de ND4.07 à ND6.37 ce qui évite l'ajout d'un ND0.9 supplémentaire. Aucun danger bien évidement, car l'atténuation minimale requise est déjà atteinte avec le filtre ND devant le prisme qui neutralise déjà une grande partie du flux, c'est juste un moyen de rendre l'image plus ou moins sombre et améliorer les contrastes.

Modifié 13 mars 2022 par LH44

[norma]

C'est tout à fait ça. Le prisme fait le gros du travail, l'angle permet d'affiner. Je ne vois d'ailleurs guère l'intérêt, au-delà du commercial, puisqu'en photo on cherche non pas à diminuer le flux mais à l'augmenter par rapport au ND3 ... Concernant le visuel, le ND3 fait parfaitement le travail. Mais bon, quelque chose peut m'échapper.

[Fred_76]

Mais l’angle de Brewster change avec la longueur d’onde, puisque l’indice de réfraction du verre est dépendant de la longueur d’onde… 

[astrocg]

Bien sûr que non. 

L’indice dépend de la composition du matériau uniquement 

[22Ney44]

Il y a 1 heure, Fred_76 a dit :

l’indice de réfraction du verre est dépendant de la longueur d’onde… 

 

il y a 28 minutes, astrocg a dit :

Bien sûr que non. 

 Si si @astrocg, l'indice d'un matériau va varier avec la longueur d'onde. Si ce n'était pas le cas nous n'aurions pas besoin de corriger l'aberration chromatique qui veut que deux rayons de longueur d'onde différente ne subissent pas le même angle de déviation par réfraction. C'est la loi de Cauchy qui modélise ce phénomène n(_lambda) = a + b/lambda²

 

L'effet d'étalement de la lumière par un prisme vient de là

 

 

 

 

[Fred_76]

Et oui, ça change avec la longueur d’onde.

 

par exemple ici la description du FPL-53 de O’Hara : http://oharacorp.com/pdf/esfpl53.pdf

 

On voit que l’indice de réfraction varie quand même pas mal :

 

de 1.44986 à 365 nm jusqu’à 1.43652 à 707 nm pour la plage de longueur d’onde qui nous concerne. Près de 1% de variation. L’angle de Brewster varie alors de 55.405° à 55.157° pour ce verre, soit un écart non négligeable de 0.25° environ. Un écart de 0.25° se voit sur un niveau à bulle premier prix.

[astrocg]

D’accord pour la réfraction mais avec l’angle de Brewster on utilise la réflexion qui devient quasi nulle 

[Fred_76]

Il y a 18 heures, astrocg a dit :

D’accord pour la réfraction mais avec l’angle de Brewster on utilise la réflexion qui devient quasi nulle 

Oui, mais cet angle dépend de la longueur d’onde.
 

L’angle de Brewster = arctan(n1/n2) avec n2 = 1 (c’est généralement le cas avec l’air) et n1 l’indice de réfraction du verre de la lame.

 

Donc la réflexion ne sera quasi nulle QUE pour la longueur d’onde sélectionnée, pas ailleurs. C’est bien pour ça que ce principe est surtout utilisé conjointement avec des illuminateurs laser, ou derrière des filtres à bande étroite, dont on connaît alors très bien la longueur d’onde.

 

—- édit —- corrigé inversion n1/n2

[LH44]

L'angle de Brewster est fonction des indices de réfractions des milieux traversé (d'après la loi de Snell) :  angle = ATAN (n1/n2) donc si n1 = verre = 1.5 et n2 = air = 1.0  on obtient un angle de 56° dans ce cas, on peut refaire le calcule en prenant des valeurs d'indice plus précis selon le taux d'humidité dans l'air ou le type de verre exacte. C'est aussi à ce moment là que la polarisation r de la lumière s'annule.

Modifié 14 mars 2022 par LH44

[Fred_76]

Oui mais n1 n’est pas indépendant de la longueur d’onde… cf réponses précédentes. Donc vouloir annuler avec un tel système la « polarisation » de la lumière issue du Soleil

qui est loin d’être monochromatique, ça n’a aucun sens. Ça ne marcherait que si on ne laissait passer qu’une bande étroite, par exemple dans le Ha.

[LH44]

Le 14/03/2022 à 08:16, Fred_76 a dit :

Donc vouloir annuler avec un tel système la « polarisation » de la lumière issue du Soleil

qui est loin d’être monochromatique, ça n’a aucun sens.

 

Oui c'est pour cela que l'on exploite pas cette angle pour diminuer le flux lumineux   

 

Reflection & Refraction of Light Tutorial (rmico.com)

Modifié 15 mars 2022 par LH44

[astrocg]

J’ai bien saisi. 

Ma pensée est solaire mais si c'est encore trop large en bande passante. 

Pourtant je me souviens avoir vu un tel montage en Newton. 

[Moot]

Il y a 10 heures, LH44 a dit :

Oui c'est pour cela que l'on exploite pas cette angle pour diminuer le flux lumineux

 

Ben, en fait, si, mais c'est plus compliqué et en tout cas impraticable sur un newton :

 

 

 

 

André Danjon et André Couder, Lunettes et télescopes, Librairie Albert Blanchard 1935.

 

 

[olivdeso]

Le 11/03/2022 à 19:30, LH44 a dit :

le filtre ND devant le prisme

 

Attention pour pas qu'il n'y ait de confusion dans les montages : le filtre ND3 se met en sortie du prisme de Herschel (en aval). Le prisme rejètte plus de 90% de l'énergie et le filtre ND absorbe les moins de 10% restant. Comme ça il ne chauffe pas trop.

(En entrée du prisme il chaufferait 10x plus et ne tiendrait pas le coup)

[lyl]

Le 13/03/2022 à 13:18, Fred_76 a dit :

de 1.44986 à 365 nm jusqu’à 1.43652 à 707 nm pour la plage de longueur d’onde qui nous concerne. Près de 1% de variation. L’angle de Brewster varie alors de 55.405° à 55.157° pour ce verre, soit un écart non négligeable de 0.25° environ. Un écart de 0.25° se voit sur un niveau à bulle premier prix.

Ce n'est pas du tout le but d'un prisme de Herschel exploitant la polarisation, d'ailleurs je n'ai jamais vu de tel prisme en S-FPL53.

 

On utilise l'angle de Brewster pour passer d'une dynamique de 1-4  à 1 -150 sur les prismes de Lacerta. Cela correspond mieux aux variations diurnes et aux variations de diamètre instrumentale.

https://refractiveindex.info/?shelf=glass&book=BK7&page=SCHOTT

 

 

Comme on le voit ci-dessous : ça change peu avec la longueur d'onde. Il est toutefois nécessaire d'entrer sur la réflexion vitreuse à f/D long pour éviter la non-homogénéité de ce taux.

 

 

 

Comme dans tout, il vaut mieux se renseigner sur l'état de l'art avant de poster des âneries.

 

Clavé utilisait une triplet de prisme à 45° pour arriver à la même solution, ça avait pour mérite d'éviter les cônes d'entrée trop obtus (f/D trop court).

cf https://fr.wikipedia.org/wiki/Hélioscope_de_Herschel

Modifié 15 mars 2022 par lyl

[astrocg]

Donc intéressant pour du solaire une lame travaillant à l’angle de Brewster ? 

Si oui à quel F/D?

[lyl]

Pour un classique bande étroite : Brewster BK7 ~ 56.64, filtre continuum ~540nm (vert)

 

Si tu veux 1/1000 pour la polarisation maximale en BK7, autour de l'angle optimal, avec une tolérance d'alignement correcte du prisme (15' d'arc ou 1/8°) -> ~ 0.1mm sur 4cm

tu dois limiter ton cône d'entrée à +/- 2.74°  => f/D  ~10.

Ca fait une belle marge : de 0.18 à 0.001, avec la tolérance, on doit bien pouvoir obtenir une plage de 2 à 2.5 ND (désiré ~ND~=2.25), ce qui est recherché.

Le design de ces prismes date de l'époque ou les achromats ont commencé à raccourcir vers f/D 10-12. (Vixen en sortait dans les années 80)

 

 

Modifié 15 mars 2022 par lyl

[22Ney44]

il y a 17 minutes, lyl a dit :

(15' d'arc ou 1/8°) -> ~ 0.1mm sur 4cm

Bonjour @lyl,

A moins de me tromper, 15' d'arc = 1/4 °. L'implication qui suit : 0.1 mm pour 40 mm donne un angle dont le sinus est 0.0025 donc l'angle en rad aussi (pour les petites valeurs angulaires l'approximation est acceptable) soit en degré 0,14° ou ~ 8,6 ' . 8,6' n'est pas éloigné de 1/8°. 

 

Ney

 

 

[lyl]

il y a une heure, 22Ney44 a dit :

A moins de me tromper, 15' d'arc

oui, j'ai rectifié le post plusieurs fois, ça m'arrive de travailler entre mes poses.

Je pensais à +/- 0.1mm puis je suis restée à plus étroit.

Le 1/10 de mm m'a paru pertinent pour du moulé, j'ai pas tout corrigé.

Je repensais à l'époque à laquelle ce fut estimé, moulage Alpax ou Bakélite qui sont au pire sous cette tolérance.

La marge mécanique pour l'angle reste d'ordre bien inférieur au cône impliqué par le f/D, ça donne une tolérance de fabrication encore plus large par rapport à la cible de ratio d'intensité du faisceau en polarisation plane.

Il faudrait un schéma mais clairement pour atteindre le 1/1000 : un cône plus aigu que +/- 2° 3/4 autour de l'angle de Brewster permet d'atteindre cette atténuation. Une marge de 1/4° due à l'alignement : c'est facilement faisable en industrialisé.

Fabriquer une pièce de cette taille de façon aussi précise coutait assez cher après guerre (de 40).

Clavé avait la solution élégante et facile à rectifier en utilisant trois prismes, cela lui a longtemps valu d'être très réputée.

Modifié 15 mars 2022 par lyl

[LH44]

@astrocg Je pense que maintenant tu as la réponse à ta question  

[astrocg]

Citation

Merci. Je garde çà en mémoire 

 

[Fred_76]

Il y a 9 heures, lyl a dit :

Comme dans tout, il vaut mieux se renseigner sur l'état de l'art avant de poster des âneries.

Désolé pour les âneries.

 

Cela dit, je me suis lancé dans d’autres choses bien plus importantes à mes yeux et à mon cœur. Je vous invite à agir :

 

https://parrainage.refugies.info

 

Спокойной ночи