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Photon, diffraction, laser
Bonjour à tous, j'ai vraiment du mal à démarrer avec mon dm. Je n'arrive pas vraiment à le comprendre. Voici l'énoncé et j'espère que vous pourrez m'aider.
L'expérience « laser-lune » de l'Observatoire de La Côte d'Azur (OCA) a pour but la détermination précise de la distance terre-lune et de ses variations.
Le principe est la mesure de la durée τ d'aller-retour d'une impulsion laser émise du sol terrestre vers un réflecteur lunaire.on prévoit un intervalle τ ≈ 2,56 s entre l'émission d'une impulsion et la réception du signal de retour correspondant
Actuellement, la distance D est déterminée au centimètre près, la précision atteinte sur la mesure de τ étant de δτ ≈ 10-10 s = 100 ps.
Dans le cas du laser-lune la longueur d'onde est λ = 532 nm
Le diamètre du faisceau à la sortie du laser est de 1,2 cm
Le Lazer Emet une centaine d'impulsions en 10 s. Chaque impulsion du laser émet une énergie E = 0,3 J sur une durée de 0,3 μs (puissance-crête de 1 MW !).
Le réflecteur lunaire est un panneau composé d'une mosaïque d'éléments catadioptriques, de type « coins de cube »
la proportion moyenne des photons détectés après réflexion sur la lune est inférieure à 1 sur 1019
Le but est de déterminée le nombre de photon qui arrive sur le réflecteur lunaire pour chaque impulsion.
alors on connaît bien évidemment l'énergie d'un photon(vu que l'on connaît la longueur d'onde du laser) et donc vu que l'on connaît l'énergie de chaque impulsion. On peut en déduire le nombre de photon émis. Jusque là aucun problème. Néanmoins, je voulais savoir quelle sont les effets à prendre en compte qui vont restreindre le nombre de photon atteinds. La réfraction ? L'atmosphère ? Et comment les prendre en compte. Je suis un peu perdu le sujet est trop vague j'ai bcp de mal.
Merci d'avance pour vos aides et j'espère ne rien avoir oublié
Bonsoir
Le faisceau laser n'est pas rigoureusement un faisceau de lumière parallèle mais un faisceau très légèrement divergent. Conséquence : la "tache lumineuse" sur la lune est beaucoup plus grande que le miroir. Ton énoncé ne fournit aucune indication sur cette divergence. Voici un énoncé un peu plus précis mais tout de même simplifié car il ne tient pas compte de l'absorption et de la dispersion par l'atmosphère terrestre. Je n'ai pas pris le temps de corriger les fautes...
pour mesurer la distance terre-lune on utilise un laser a impulsions au foyer d'un telescope pointe vers le sol lunaire sur un reflecteur qui a ete depose par les astronautes a la surface de la lune?ce reflecteur est un jeu de miroirs qui a la propriete de renvoyer le signal dnas la directon d'ou il provientet presente une surface effiace de 1metre carre.les impulsions sont envoyees vers le telescope qui detecte le signal avec un delai t apres l'impulsion premettant de mesurer la distance terre-lune.la divergence du laser est a=4 seconde d'arc(cela represente la 3600eme partie du degre)et l'energie de chaque impulsion est E=0.35joules.la longueur d'onde du laser est de X=0.53micro metre
donnees:
distance terre-lune:384 400km constante de planck:6.62.10expo-34 J.s
vitesse de la lumiere dans le vide:C=3.10expo8 m/s
1)calculer la surface de la tache recue par le sol lunaire
2)en deduire l'energie recue a chaque impulsion par le reflecteur(on neglige l'absoption du faisceau par l'atmosphere.
3)on admet que le faisceau reflechi a la meme divergence que le faisceau incident et que la surface du telescope qui recoit le faisceau reflechi est S=1.8 metre carre.calculer l'enregie recue par le telescope apres chaque impulsion.
4)en deduire le nompbre d"e photons recues par le telescope a chaque impulsion.
5)donner l'ordre de grandeur du delai t separant l'emission de la reception, en utilisant les donnees precedentes.
6)quelles précisions sur t faut-il pour une estimation de la distance du télescope au réflecteur lunaire de l'ordre de 1m?
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