Problème Optique

[FiFi]

Bonjour bonjour tout le monde!!!

 

J'ai un petit problème en optique notamment sur les problème de photométrie: Je ne comprends pas quelques petites choses et j'espère que quelqu'un pourra m'aider merci d'avance!

 

Mon premier pb est sur le qcm 18 de maraichers de 2015 Enoncé :

 

En vue de mettre en place une salle de luminothérapie, on veut créer un éclairement de 10000 lux à l'endroit ou se situera la pupille du patient. On dispose pour cela d'une lampe de 1 m² en forme de calotte sphérique de 1 m de rayon, tournée vers le point à éclairer.

L'angle Têta entre la normale à la pupille et les différentes parties de la source reste faible de sorte que l'on peut considérer que cos têta = 1

Pi=3.1

On néglige la lumière venant d'autres sources

La source lumineuse est orthotrope et son efficacité lumineuse est de 2.9% soit 20 lm par watt.

A. La source occupe un angle solide de pi sr dans le champ visuel du patient

B. La luminance de la source doit être à peu près de 10000 cd/m²

C. Le flux lumineux produit par la source est à peu près 10000 lm

D. La consommation électrique d'une lampe est à peu près de 1550 watts

E sous nos latitudes, ce niveau d'éclairement est facilement atteint en extérieur de jour

Les réponses sont BDE

Mais mon soucis c'est que je ne sais pas du tout comment commencer ce genre d'exo...

 

Mon second pb : Il se pose sur le QCM 23 de Rangueil de 2015

 

Enoncé, Stefan après avoir publié sa fameuse loi (Emittance énergétique = Sigma T puissance 4) avec Boltzmann proposa de l'utiliser pour calculer la température de surface du soleil il se servit pour cela des travaux de Soret qui avait montrer que l'émittance énergétique apparente d'une lame de métal à 2000°K était 48 foi plus faible que celle du soleil

On admet que l'atmosphère absorbe 25% du flux énergétique solaire et que racine de 2 = 1.4

A. Les données de l'énoncé sont insuffisantes, il faudrait aussi disposer de sigma la cste de Stefan

B. La température de surface du soleil ainsi calculée est de 4000°K

C. La température de surface du soleil ainsi calculée est de 5600°K

D. La température de surface du soleil ainsi calculée est de 6400 °K

E. La luminance énergétique du soleil est égale à Pi multipliée par l'émittance énergétique

Seulement la réponse C est vraie mais comme le précédent exercice je ne sais pas comment commencer.

J'espère que quelqu'un pourra me débloquer

 

Ensuite il y a deux trois petites choses que je voudrais éclaircir

je ne comprends pas pourquoi quand on a un corps noir orthotrope isotrope et sphérique, le flux énergétique total ne peut pas se déduire de la température

 

Voilà puis ensuite je ne comprends pas pourquoi la dimension d'une émittance est J*L(puissance -2) et que le coef d'instinction molaire a une dimension de J*M(Puissance -1) *L(puissance -2)*T(Puissance 3)

 

Voilà je suis désolée si mon message est méga lourd mais je bloque en optique et je comprends pas mes erreurs donc voilà.... En espérant que quelqu'un pourra m'aider! merci d'avance! Bonne soirée

[Pierreflores]

Bonjour !

 

Allons-y !

 

Maraichers 2015 :

A. La formule d'un angle solide est Ω = S/r² avec S = surface de la source et r le rayon de la sphère (source).

Or la surface d'un disque est S = πr²donc tu remplaces : Ω = S/r² = πr²/ r² = π sr.

Donc c'est vrai, j'avoue que je ne comprends pas...

 

B. On veut que l'éclairement au niveau de l'oeil soit égal à 10.000 lux.

Pour une source orthotrope : E = (I.cos θ)/r², or cos θ = 1.

On aura intensité = éclairement*d² donc I = 10.000*1 = 10.000 cd

Et L = E/S (surface de la source) = 10.000/1 = 10.000 cd/m².

Donc c'est vrai.

 

C. Ici, il faut multiplier le résultat de la question précédente (Luminance) par l'angle solide puis la surface de la source :

FL = 10.000*πr² = 3,1.10⁴ lum

Donc c'est faux.

 

D. Tu testes avec la valeur proposée dans l'item : 1550 lum/W *20W = 31.000 lum.

Donc c'est vrai.

 

E. Vrai ! Valeur à savoir par coeur, le soleil au Zénith permet un éclairement de 100.000 lux !

 

 

Voilààààààà ! J'espère t'avoir aidée ! Si j'ai une idée pour la D je reviens vers toi !

Edited November 27, 2016 by Pierreflores

[Pierreflores]

Passons maintenant au QCM de Rangueil (les meilleurs <3) :

A.B.C.D. (parce qu'on a peur de rien)

Ici, on sait que EE = sigma*T⁴.

On sait aussi que l'EE du Soleil est après absorption de 25 % égale à 48 fois celle d'une lame de métal chauffée à 2000K.

Donc EE _{SURFACE DU SOLEIL} = 3/4 * EE_{SOLEIL SUR TERRE} <=> EE _{SURFACE DU SOLEIL} * (4/3) = EE _{SOLEIL SUR TERRE}

On a donc une équation :

 

sigma*T⁴_SOLEIL = sigma*T⁴_LAME*48*(4/3)

 

On peut simplifier :

sigma*T⁴_SOLEIL = sigma*T⁴_LAME*48*(4/3)

 

On fait nos calculs plutôt pas du tout relous :

T⁴_SOLEIL = T⁴_LAMPE * 48(4/3) = T⁴_LAMPE *16*4

T²_SOLEIL = T²_LAMPE *√(16)*√(4) = T²_LAMPE*4*2

 

T_SOLEIL = T_LAMPE * √(4)*√(2) = 2000*2*1,4 = 5600K

 

 

Du coup on trouve la réponse C !

 

E. Faux, c'est l'inverse : E = πL

 

 

Voilàààààà,

 

En espérant t'avoir un peu aidée,

 

Bon courage, et n'hésite pas si tu as des questions !

[Batwoman]

Salut !

J'ai une petite question à propos de ta correction de la A de Maraîchers, je ne comprends pas pourquoi tu prends la surface d'un disque et non celle d'une sphère...? Parce que dans l'énoncé on nous dit que c'est une calotte sphérique... du coup la surface d'une sphère c'est 4pi r^2 (si je dis pas de bêtises) et donc l'item serait bien faux non...? 

[Pierreflores]

Oui, c'est une sphère, maaaaaaaaaais, dans le champ visuel du patient, elle apparaîtra comme un disque  : par exemple, quand tu regardes un ballon, tu le vois sous la forme d'un disque, c'est à dire que si je prends une photo de ce ballon (donc on conserve la perspective, mais on aura un disque), et que je mets les deux (ballon et photo) côte à côte, tu seras normalement incapable de faire la différence

 

Ici, la notion "dans le champ visuel" est très importante

 

Après, peut être que demander confirmation au prof lors des réponses aux questions pourrait être judicieux?

[Batwoman]

Ah non non je ne vois pas de quoi tu parles, j'ai une vision 3D moi haha

Du coup si j'ai bien compris du point de vue de l'observateur la surface est un disque, mais si on nous avait demandé l'angle solide du point de vue de la source la surface aurait était une sphère c'est ça?

 

Oui ça serait judicieux (tout comme prier pour pas tomber sur ce genre d'exo d'ailleurs hahaha), je pense que je lui enverrai un petit message sur moodle pour avoir des explications, il répond en général il me semble

[Pierreflores]

Yes ! C'est bien ça (ce genre de question était déjà tombé il y a quelques années il me semble et j'étais aussi tombé dans le piège...). Ce qui est vraiment surprenant en plus, c'est que tout le reste tombe juste en prenant π sr !

 

Bon courage, et n'hésite pas à partager sa réponse si il te la donne, afin que tous en profitent (et que je puisse comprendre ce mystère qui me tourmente )

[Batwoman]

Ok super merci!

Et pas de soucis s'il me répond je posterai sa réponse ici, comme ça j'aurai fait ma bonne action de l'année haha

[FiFi]

Salut Salut, 

Merci beaucoup pour tes réponses c'est vraiment super gentil d'avoir autant détaillé! 

J'ai tout bien compris sur le QCM de rangueil cependant je ne comprends pas quelque chose dans celui de maraichers...

Dans l'item B tu utilises la formule E=I/R² mais cette formule est applicable pour les sources isotropes.... mais la notre n'est qu'orthotrope non??

 

Merci vraiment pour toute l'aide que tu m'as apporté c'est vraiment super sympa !!

[Pierreflores]

Salut !

 

Bien remarqué, la formule E= I/r² ne s'applique que pour des sources isotropes ! Pour une source orthotrope, on utilisera E = (I.cosθ)/r².

Comme on nous donne cos θ = 1, j'ai directement simplifié, sans le préciser ! Je corrige ça de suite

[FiFi]

ah ok nikel !!! je préférais demander car les sources isotropes et orthotropes ne sont pas encore mais amies! ^^

 

Pas de soucis encore merci!!! 

[Pierreflores]

Avec plaisir ! De toute façon ces notions seront revus en TD, avec normalement des explications claires et une petite fiche de photométrie génialissime qui éclairera grandement ta résolution de QCMs

[Batwoman]

Re

Mr Lagarde m'a répondu alors comme promis je transfère sa réponse:

"En fait, la surface à considérer est donnée : C'est 1 m² sur la sphère unité. C'est donc la définition même de 1 str, il n'y a aucun calcul à faire."

 

Voilà voilà, perso j'avais pas compris ça en lisant l'énoncé mais bon ^^

[Pierreflores]

Super merci finalement il faut parfois aller au plus simple...