Lumière diffusée par un miroir de télescope / comparaison contraste de phase

[jm lecleire 433]

Bonjour

j'ai récemment analysé un miroir BK7 de 300 mm F/5 "made in Taiwan" qui présente une forte rugosité.
En otant la fente de l'appareil de Foucault et en éclairant fortement le miroir depuis son centre de courbure, on arrive à mettre en évidence la diffusion lumineuse provoquée par le micromamelonnage. Il faut bien entendu placer l'appareil photo à côté du retour lumineux pour voir apparaître des choses. On observe ces structures (voir sur le site pour des images plus grandes) :

J'ai écrit une page avec de nombreuses illustrations sur mon site, et je compare notamment des clichés réalisés au contraste de phase et ces images de la diffusion. http://www.astrotelescope.com/docs/diffusion.html

Sur cette page, il y a des vignettes comme celle ci :

Une fois cliqué dessus, l'image s'ouvre dans une nouvelle fenêtre. Il faut bouger la souris hors de l'image pour faire clignoter les vues.
On retrouve certaines similitudes entre les structures visibles au contraste de phase et celles qui engendrent de la diffusion.

Autre point intéressant : il y a un rapport 1000 entre les expositions des images sur l'axe (face au reflet lumineux) et les images hors de l'axe.

A votre avis, peut-on en déduire quelque chose en ce qui concerne la quantité de lumière totale diffusée par le miroir ?

Jean-Marc

[Cavadore 125]

Tres interessant comme manipe.
Il doit bien exister un modele theorique que l'on doit trouver dans les JOSA (Journal of the Optical Society of America) http://josaa.osa.org/Issue.cfm

Sinon, ce que je te recommande, c'est le test sur le ciel, avant et apres tes retouches.
Comme il est dit : "une image vaut bien milles mots"

Cyril

[tatane 0]

Ah oui, c’est intéressant, mais je ne suis pas sûr qu’on puisse en déduire quelque chose de concret.
Quand on étudie la diffusion dans l’image, on fait la mise au point sur la source ( à l’infini), et chaque point de l’image est construit par l’ensemble du miroir. Il y a alors des interférences qui se produisent entre les différentes parties du miroir, et qui créent par exemple les anneaux de la figure d’Airy. Dans ce cas l’angle de la diffusion dépend de la fréquence spatiale des défauts sur le miroir.
Dans l’expérience proposée, la mise au point est faite sur le miroir, chaque partie du miroir est vue indépendamment des autres, et il n’y a plus d’interférences. Cela devient de l’optique géométrique toute simple, et l’angle de diffusion dépend de la pente des défauts. Pas facile à relier au cas précédent.
Il n’empêche que la question posée sur l’intensité du fond du ciel en fonction du micromamelonnage est intéressante. Si un jour je trouve un document à ce sujet, je le posterai.

[frédogoto 2 005]

effecitvement
intuitivement ou instinctivement -pour les âme sensible- je dirais que tout defaut a sa responsabilité dans la constuction d'une image, je ne vois dailleur pas comme il pourait en être autrement.
mainteant les defauts sont pas enormes non plus et j'ai du mal a imaginer un gain spectaculaire qu'apporterait une rectif sur ce miroir, alors que le prix de la retouche va clairement se faire ressentir.
Mais si on me pourve, comme tu sembles determiné à le faire, que Gain il y a ; et que celui ci est mesurable, alor je dis banco

[Ce message a été modifié par frédogoto (Édité le 12-03-2006).]

[tatane 0]

En fait, j’ai du mal à interpréter cette expérience.
Je me réfère par exemple à ce document, où les mesures sont faites avec un faisceau laser : http://www.schmitt-ind.com/pdf/scatter1.pdf
Après réflexion cela revient peut être à la même chose, même si je suis gêné par le fait que la mise au point est faite sur le miroir. D’un autre côté je ne vois pas trop ce qui pourrait changer si l’appareil photo était mis au point à l’infini.
Bon, admettons qu’il n’y ait pas de problèmes, alors voici quelques remarques :
- Si la réponse du capteur est linéaire avec le temps ( à confirmer ), je pense que le principe de calcul de l’intensité lumineuse est bon.
- J’aurais plutôt choisi l’exposition de 0.5 s par rapport à 1/8 s. cela ferait une diffusion de 1/4000 au lieu de 1/1000.
- Dans cette expérience, l’angle de diffusion est de 0.0067 radians. Cela veut dire que les structures responsables de cette diffusion ont une période voisine de 0.00055 (longueur d’onde de la lumière) / 0.0067 = 0.08 mm seulement ! c’est plus petit que les structures que l’on voit au contraste de phase.
- Une diffusion de 1/1000 voire 1/4000 à 2 cm de l’axe, ça me paraît gigantesque. Il faut bien voir que pour obtenir la totalité de la lumière diffusée, il faut intégrer cette valeur sur une couronne de 2 cm de rayon autour de l’axe, et ajouter la diffusion de toutes les autres couronnes correspondant aux autres angles de diffusion. A vue de nez, on doit facilement obtenir plusieurs % de la lumière qui est perdue en bruit de fond !

La suite serait par exemple de refaire la manip sur d’autres angles, et aussi sur un miroir très bien poli

[jm lecleire 433]

J'ai utilisé un appareil numérique Coolpix 4500 (bi-corps) avec un petit objectif d'environ 20 mm de diamètre.
En fait, c'est le centre de l'objectif qui était à environ 2 cm de l'axe optique. Un des bords était bcp plus proche du retour lumineux. La prochaine fois, je referai l'expérience en mettant un occulteur central devant l'appareil photo...

Pour info, sur l'image de droite :

la moitié gauche du miroir est occultée par le couteau de foucault. La diffusion lumineuse est très bien visible à droite du miroir.
Pour les temps de pose, c'est l'appareil qui a choisi tout seul en mode automatique.

J'ai retrouvé un cliché réalisé sur un autre miroir du commerce présentant également un fort micromamelonnage :

Cliquez ici pour voir l'image en plus grand : http://www.astrotelescope.com/suivi/mar6.jpg
Cette fois le miroir est vu derrière l'appareil de Foucault conventionnel, avec fente 40 microns et couteau presque complètement fermé. L'appareil est dans l'axe optique et le temps de pose est 1 seconde (contre 1/8s pour les images normales faites quand on ouvre le couteau).
L'image montre une tache de lumière (rayons provenant du miroir et non occultés par le couteau) à gauche et un grand nombre de petites taches de diffusion.
Les petits points blancs correspondent à des poussières sur le miroir.

Jean-Marc

[fabrice2 1]

Hummm bien gentil toute ces manip mais bon, tu cherches à observer des choses assez faibles. Hors dans ton montage tu occultes la lumière directe à l'aide de ton couteau; seulement ton couteau absorbe pas cette lumière directe qui est gigantesque; t'aura beau le noircir, il y aura tjs un paquet de lumière qui va repartir dans l'autre sens se réfléchir à nouveau sur le miroir, miroir qui va reformer l'image de la tache sur le couteau à proximité de ta source, tache plus ou moins floue (ou nette :-)) qui va se comporter comme une source secondaire....etc etc etc.
Des manip de ce genre sont pas facile à mettre en oeuvre, car la lumière parasite est tjs là pour fausser les résultats et la gestion de cette lumière parasite est loin d'être evidente. Dans ton cas il faudrait bloquer la lumière directe dans un piège à lumière, du verre noir poli et traité anti reflet avec de multiple réflexion dans le montage histoire d'assurer l'extinction de la lumière directe (et encore!!!). Si seulement on avait à faire avec des miroirs sphériques, ou tout du moins des systèmes stigmatiques en conjugaison objet à distance finie, ce serait vachement plus simple :-)), il suffirait de placer en source un faisceau laser convergent filtré spatialement, de mesurer la puissance du faisceau du coté image en faisant une mesure avec et sans filtre spatial au niveau de l'image (au fait c'est un trou le filtre spatial :-)). Bon y faut du laser qui fluctue pas trop en puissance et un détecteur capable de dicerner des petites choses....hummm c'est au niveau détection que ça me parait pas évident??
fab

[maire 251]

fab2: Bon y faut du laser qui fluctue pas trop en puissance et un détecteur capable de dicerner des petites choses....hummm c'est au niveau détection que ça me parait pas évident??

Il faut asservir l'électronique de détection aux fluctuations du laser... Un travail de mise au point plutôt délicat...

[fabrice2 1]

Effectively Eric...mais tu m'as donné une idée..il faut faire un prélèvement dans le faisceau de retour avant filtrage spatial et attribuer un second capteur pour ce prélèvement. Ensuite on fait une soustraction du signal sans et avec filtrage spatial ainsi on fusille les fluctuations de puissance de la source. Problème le dispositif de prélèvement va introduire sa propre diffusion...galère :-))...quoique en mettant le prélèvement avant le premier filtre spatial du coté source on doit pouvoir s'en sortir :-)))
fab