Pouvoir calorifique du visible par rapport aux IR ?

[FroggySeven 182]

J'en étais resté d'un côté aux chtis photons surexcités bleus qui possèdent plus d'énergie individuellement, mais qui ont du mal à la transmettre à la matière,

et de l'autre aux photons IR molassons mais paradoxalement beaucoup plus calorifiques, car qui "vibrent" à la bonne fréquence pour les liaisons interatomiques (ou un truc dans le genre).

 

Mais du coup, entre retirer seulement les IR, et retirer les IR et quasiment tout le visible, cela fait une grosse différence en terme de pouvoir calorifique du rayonnement  ?

[AstroSylv1 186]

Le rayonnement IR transporte l’essentiel des échanges thermiques, mais pas exclusivement non plus... C’est William Herschel qui a découvert le rayonnement infra rouge justement en essayant de mesurer la température de chaque couleur il me semble, et ses thermomètres restés sur le côté se sont mis à chauffer plus.

[ndesprez 939]

Les Watts "verts" chauffent autant que les Watts "rouges" dès lors que la même quantité est absorbée. Les thermomètres se sont mis à chauffer "alors que l'on ne s'y attendait pas" : point (je n'ai pas été témoins). Sauf erreur de ma part bien sûr.

[lyl 4 613]

Il y a 9 heures, FroggySeven a dit :

car qui "vibrent" à la bonne fréquence pour les liaisons interatomiques (ou un truc dans le genre).

Voir les bandes d'absorption des matériaux.

 

l'énergie des photons dépend de la fréquence

 c'est différent de l'énergie globale du rayonnement incident : plus haut en fréquence => moins de photons (mais ils sont plus énergétiques)

 

Il y a 9 heures, FroggySeven a dit :

photons surexcités bleus qui possèdent plus d'énergie individuellement

Je pense que tu parles de la diffusion de Rayleigh qui donne la couleur bleue du fond du ciel.

[AstroSylv1 186]

Venant d’un spectre solaire par exemple, le rouge et l’orange, puis dans une moindre mesure le jaune, etc, charrient de moins en moins de chaleur, de sorte qu’une fois arrivé au violet, il n’y a quasiment plus de transport de chaleur, le flux maxi est centré sur les IR, mais il ne s'arrête pas brusquement au visible. Donc isoler tous les IR ou isoler tous les IR + visible, ça donnera deux filtrages de température différents, le filtrage IR bloquera une majorité de la chaleur, et il y aura du résiduel dans le visible, mais couper l’IR + visible, coupera quasiment tout transfert de chaleur par rayonnement. Après, pour une fréquence donnée, si la matière exposée réagit (excitation) jusqu’à sa fréquence propre de résonance, alors tu pourrais re-generer de la chaleur : exemple du micro onde.

Après, si on parle de mesurer la température rendue (émise) une fois qu’elle a été absorbée par un corps, alors toutes les couleurs émettront la même quantité de chaleur si le matériau est le même pour toutes les couleurs, en effet, seule l’emissivité du matériau en question compte, pas la couleur.

[FroggySeven 182]

100% d'accord avec tout ça, mais comment avoir une idée quantitative de ce qu'on perd en terme de protection contre l'échauffement en utilisant un miroir froid plutôt qu'un ER"M" ?

 Je suppose qu'en transformant cette courbe et en l'intégrant on doit pouvoir arriver au résultat... Mais comment la transformer ?

C'est le "/nm" du "W/m2/nm" qui me perturbe...

 

il y a 46 minutes, lyl a dit :

Je pense que tu parles de la diffusion de Rayleigh qui donne la couleur bleue du fond du ciel.

Non, non, je prenais juste deux exemples opposés.  Au sujet de la couleur bleue du ciel, je suis tombé récemment sur un article très convainquant de Serges Bertorello

qui remet en question le rôle de la diffusion de Rayleigh, et met en avant le rôle joué par les fluctuations de densité de l'atmosphère.

http://serge.bertorello.free.fr/optique/cieldemars/cieldemars.html

Modifié 25 janvier 2018 par FroggySeven

[AstroSylv1 186]

C'est pas juste un rappel des abscisses ? Effectivement, l'irradiance c'est en W/m2 tout court normalement, mais si ils "rappellent" que c'est pour une longueur d'onde donnée, en nm, ça parait maladroit, mais possible, non ?

[christian viladrich 8 039]

Salut Froggy,

Tu auras toutes les réponses à tes questions, et bien d'autres, dans un livre qui sortira (je l'espère) vers juin :-)

[FroggySeven 182]

Promis je l'achèterai !!!

 

[AstroSylv1 186]

Ah sinon tiens, Wikipedia parle de ça : 

 

Spectral irradiance is the irradiance of a surface per unit frequency or wavelength, depending on whether the spectrum is taken as a function of frequency or of wavelength. The two forms have different dimensions: spectral irradiance of a frequency spectrum is measured in watts per square metre per hertz (W·m−2·Hz−1), while spectral irradiance of a wavelength spectrum is measured in watts per square metre per metre (W·m−3), or more commonly watts per square metre per nanometre (W·m−2·nm−1).

[chonum 976]

Couper en short pass enlevera la plus grande partie du thermique, mais ne suffit pas

 

[lyl 4 613]

Il y a 1 heure, FroggySeven a dit :

sur un article très convainquant de Serges Bertorello

pas du tout pour moi, c'est une explication de Serge sur la fluctuation statistique de la densité de l’atmosphère, ça ne changera en rien actuellement notre belle couleur bleue.

=> Ca ne change en rien la diffusion dépendant de longueur d'onde, uniquement le coefficient de diffusion (qu'on a pas calculé mais juste mesuré)

Peu importe avec une si petite section de capture pour les photons, sur une telle épaisseur d'atmosphère (beaucoup de molécules) , l'effet statistique va rendre le coefficient de diffusion relativement stable.

Je ne vois pas l'intérêt de chipoter là-dessus pour des molécules de taille° aussi petite hormis de tenter d'expliquer qu'on utilise une vision statistique en thermodynamique des fluides.

° : quand on atteint des tailles d'objets de l'ordre de la longueur d'onde (les micro-gouttelettes d'eau)=> voir théorie de Mie

Modifié 25 janvier 2018 par lyl
Rayleigh et Lorentz-Mie

[Jijil 265]

Faut voir le contexte de ta question, Froggy...

Si c'est pour savoir si tu dois en plus couper le visible pour éviter une chauffe de ton "capteur", c'est probablement "non": l'essentiel du rayonnement solaire est dans l'IR. Quand tu as fait le boulot pour l'IR, ce qui reste en visible est assez faible pour ne plus présenter de danger.

 

Pour la dangerosité, par contre, un photon visible est plus énergétique qu'un IR, et à flux égal devrait faire plus de dégats (c'est le W/m2/nm de ton graphique)

 

Modifié 25 janvier 2018 par Jijil
flux égal, pas puissance

[FroggySeven 182]

Merci beaucoup pour le lien wiki  : ce n'est pas encore gagné, mais la solution n'est pas loin.

 

Je ne l'ai effectivement pas précisé au début de ce fil : compte tenue de la dangerosité des essais, pour l'instant (et peut-être pour toujours), c'est uniquement pour de la photo.

 

il y a 13 minutes, Jijil a dit :

Quand tu as fait le boulot pour l'IR, ce qui reste en visible est assez faible pour ne plus présenter de danger.

1) J'amerais bien être capable de faire le calcul. Parce que si on intègre bêtement la courbe précédente, j'ai l'impression à la louche qu'on obtient du fifty-fifty entre énergie du visible et de l'IR.

J'ai l'impression qu'il faut "étirer" de façon non linéaire l'axe des abscisses.

 

2) Alors pourquoi les 3 primaires traités ER"M" qui existent ne l'ont pas été en miroir froid pour garder de la polyvalence ??????????????????

  (quitte au pire à rajouter un petit ERF pour terminer le travail avant le filtre Ha...)

Modifié 25 janvier 2018 par FroggySeven

[Jijil 265]

J'ai dit une groooosse c*nnerie ;-)

Pour le calcul, tant que tu n'es pas dans l'UV, la loi de Planck devrait suffire (sauf suggestion contraire).

https://fr.wikipedia.org/wiki/Rayonnement_du_corps_noir

 

[FroggySeven 182]

J'ai l'impression qu'il faut simplement multiplier chaque valeur de la courbe par la longueur d'onde pour passer des W/m2/nm à des W/m2.

Ce n'est pas compliqué avec la formule du corps noir, ça l'est un peu plus si on tient compte de l'absorption de l'atmosphère. Je vais m'y coller ce soir.

 

 

Modifié 25 janvier 2018 par FroggySeven

[alain janest 2]

Bonjour,

 

La grandeur" spectral irradiance"  (en français densité spectrale d'éclairement ou éclairement spectrique)  est  définie de la façon suivante par la Commission Internationale de l'Eclairage:

 

"spectral irradiance [Eλ]

quotient of the radiant power, dΦ(λ), in a wavelength interval, dλ, incident on an element of a surface, by the area, dA, of that element and by the wavelength interval, dλ.

        

Unit: W·m-2·nm-1 ou W/m-3

© CIE 2014 | CIE Central Bureau, Babenbergerstraße 9/9A, A-1010 Vienna, Austria "

 

C'est donc le flux énergétique dΦ(λ) ( en Watt)  reçu par un élément de surface dA (en cm²) pour une bande spectrale dλ (en nanomètre) située autour d'une longueur d'onde donnée λ

Eλ  =  d²Φ(λ),/( dA x dλ )

 

Pour obtenir les éclairements énergétiques  visible et IR  (en W/m²)  sur une surface éclairée par le soleil, il suffit d'intégrer numériquement la courbe précédente  en prenant par exemple un intervalle spectral de 10 à 25 nanomètres:

 

Pour la partie visible :

E (visible)  = Somme _{(de 380 à 780 nm)} Eλ  x dλ

Pour la partie IR :

E (IR)  = Somme _{(de780 à 2500 nm)} Eλ   x dλ

 

En espérant avoir été clair.

 

 

 

 

 

[FroggySeven 182]

Du coup le dλ ne dépend pas de λ ? C'est une bête intégration de la courbe du graphique sans la modifier,

 

ce qui veut dire qu'on a grosso modo la même énergie dans le visible et dans l'IR ???

[AstroSylv1 186]

Ce serait étonnant si ce n’était pas du solaire : je fais beaucoup de thermographie dans mon métier (industrie), et avec ce que je vois sur les machines, je dirais plutôt que le gain en chaleur par rayonnement du visible est négligeable par rapport à ce qui est rayonné dans l’IR. Après, je ne regarde pas le soleil en IR, mais des machines, dont les températures vont de -20C à 400C, donc bien dans les IR et rien dans le visible. Car il y a aussi ça, très important : plus on monte en température, absolue, plus le rayonnement se décale vers le visible (pour ça qu’on sait que l’acier est chaud, à 800C, dans le visible, on l’observe !). Or la courbe ci-dessus n’est donnée que pour une température donnée, très haute, les 5250C écrites pour le corps noir, qui doit correspondre à la chromosphère ou autre couche solaire ? Dans ce cas oui, je veux bien croire que le décalage est tel dans le visible, que c’est moitié moitié avec l’IR....

[FroggySeven 182]

Bref on prend l'habitude de penser que les IR chauffent plus comme on prend l'habitude de penser que les corps lourds tombent plus vite... en oubliant le contexte.

Je crois que mes filtres sont arrivés en point relai : je vais attendre que le soleil revienne pour faire une comparaison rapide ERF / miroir froid / "rien du tout",

avant de faire la transformation de la courbe que je voulais faire au départ, qui n'a probablement aucun sens.

Modifié 26 janvier 2018 par FroggySeven

[christian viladrich 8 039]

Bon ... je te donnes les résultats :-)

 

La quantité transmise selon la plage de longueur d'onde est la suivante  :

 

 

La 2e colonne correspond au sommet de l'atmosphère terrestre (Everest par exemple..), la 3e colonne au niveau de la mer et un soleil à 45 ° de hauteur (airmass = 1.5).

 Dans la foulée , la transmission de différents ERF :

- Daystar, OG530 : 71% (autant dire que cela ne sert pas à grand chose ..)

- Daystar ancienne version, RG610 : 60% (c'est mieux, mais il y a beaucoup d'IR)

- Baader D-ERF : 19% (le traitement multi-couche bloque une grande partie des IR)

- Beloptik : 13% (la bande passante est plus serrée que le Baader)

 

Et tant que j'y suis pour ceux qui s'intéressent à un filtre UV pour le Quark :

Astronomik L : 41%

 

La transmission du filtre n'est qu'une partie du problème. L'autre partie, c'est l'absorption du miroir, du support du miroir, de ta main, etc. C'est le produit (en fait l'intégrale)  transmission x absorption qui va définir la quantité de chaleur absorbée par un matériau.

Mais ce n'est pas la fin de l'histoire, la température d'équilibre dépendra des pertes par émission et conduction. Donc .... pas simple du tout.

 

Quant à savoir la quantité d'énergie absorbée par les couches minces elles-mêmes ... c'est une autre histoire ...

 

 

Modifié 26 janvier 2018 par christian viladrich

[FroggySeven 182]

MERCiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii    

 

C'était donc bien une bête intégration sans tenir compte du "/nm" !

C'est plutôt de mauvais augure pour la piste du primaire traité miroir froid : beaucoup de boulot pour diminuer seulement de moitié le flux énergétique ,

tout en bouffant une partie des IR exploitables - surtout vu que c'est un réflecteur - avec une caméra monochrome en nocturne ...

Mais bon... il ne faut peut-être pas cracher trop tôt sur une diminution de moitié : c'est peut-être ça qui peut rendre viable en terme de turbulence interne le filtrage au niveau d'un secondaire ERM.

 

Oui c'est un ensemble, et JUSTEMENT : tous ces filtres ont en commun de travailler à 0°,

donc à part pour un traitement analogue du primaire (pas très polyvalent ni nécesaire vu que le faisceau n'est pas encore concentré),

interdisent tout refroidissement par l'arrière. La piste à creuser est peut-etre celle d'un secondaire (à 45° donc) froid ou ERM refroidi par l'arrière.

 

La bonne nouvelle c'est que je viens de découvrir que ThorLabs fait un miroir froid ça pas cher... en 45°...en elliptique... sur quartz !!!

le rêve quasi absolu !!! https://www.thorlabs.com/thorproduct.cfm?partnumber=BBE2-E02

Seules ombres au tableau : pas de possibilité d'ERM, et une seule taille exploitable en astro (50mm de petit axe).