Qui veut le sujet du prochain épisode ?
@Xxi J’ai comme une idée!
@ljbo Deux semaines plus tard, je pense que je peux le dire. 😬
Ce sera : pourquoi la neige est-elle blanche ?
On va donc présenter la réflexion totale interne, sans laquelle la neige fraîche ne pourrait avoir un albédo de 0.9 (ou 0.95, je sais plus).
En essayant de faire un sans faute, ce coup-ci.
@Xxi Albédo, c’est climatique aussi 🤗🫥
@ljbo Vous croyez qu'ils vont attraper ma veste ? 🤣
En plus, je vais me contenter de dire ce que j'ai annoncé dans ma réponse précédente.
Mais il faudra que je vérifie si la neige réfléchit 90% ou 95% de la lumière reçue.
Mine de rien, ça fait quand même 5 ou 10% de la lumière incidente qui finit absorbée ou perdue dans les profondeurs du manteau de neige. C'est peu et beaucoup à la fois.
@Xxi Cela doit varier de beaucoup plus que ça suivant le type de neige, suivant si elle est fraîche ou pas, etc. Je dirais plus de 80% pour de la fraîche pour sûr.
@ljbo Pour de la neige fraîche, ça dit entre 0.8 et 0.9.
Ca diminue par la suite mais je vais me concentrer sur la neige fraîche, de toute façon.
@Xxi Cela me paraît globalement clair. Peut-être un peu trop long et un peu trop générique mais c'est difficile de juger sans ce qui précède et sans ce qui suis!
@Xxi Mais je comprends le besoin de poser une introduction avant de plonger dans des choses plus techniques!
@ljbo J'ai l'impression que le rythme et l'emboîtement des phrases ne sont pas accrocheurs.
Je devrais peut-être me poser moins de questions, sinon je vais faire un thread tous les 6 mois.
@Xxi Oui, c'est un peu à cause de ce ressenti que j'ai fait ma remarque ci-dessus je pense. Je pense qu'il suffirait de dire que c'est bleu car ça renvoit du bleu" et que ce bleu est dans la lumière blanche qui illumine l'object.
@ljbo Je crois que je voulais juste rallonger le thread, parce qu'il va être un peu court.
Mais du coup, ça rend le rythme assez décousu, et ennuyeux.
(Je dois être la seule personne qui bloque à ce point avant de faire un thread.)
@Xxi J’aime bien!
@Xxi Je ne sais plus si on en avait discuté mais évidemment, quand il y a transmission de lumière à une interface, il y a toujours aussi un peu de réflection. Lorsque la lumière passe de l'air à la glace, la plus grande partie est transmise évidemment, mais ces réflexions jouent un peu au final. Je pense quand même que les réflexions totales à l'interface glace air jouent un plus grand rôle. Mais juste pour que personne ne puisse venir chercher la petite bête!
@ljbo Oui, je vais bien sûr parler de la réflexion (externe). Tout en précisant qu'elle ne suffirait pas à expliquer l'albédo impressionnant de la neige fraîche.
Après, je pense que de toute façon, il y aura toujours des mécontents, c'est inévitable si on veut toucher un large public.
Je vais juste essayer de rendre le thread un peu plus concis, quitte à ce qu'il devienne plus court.
@ljbo Laissez tomber, j'aurais jamais dû choisir ce sujet de merde.
C'est surréaliste. Je ne trouve pas DEUX sources professionnelles qui me disent la même chose.
Un coup les cristaux de neige sont transparents, un coup ils sont translucides (j'avais retenu cette deuxième option).
Un coup ils séparent les couleurs du spectre visible en même temps qu'ils réfractent la lumière blanche, un coup non.
Et même quand ils vous disent que les couleurs sont bel et bien séparées par les cristaux,
@ljbo ils n'ont pas l'air de suggérer que cette dispersion est provoquée immédiatement par les cristaux de surface, mais qu'au contraire, elle survient en amont.
Je suis en errance totale.
http://www.its.caltech.edu/~atomic/snowcrystals/faqs/faqs.htm
@Xxi Je vois le problème … J’étais parti sur mon intuition initiale fondée sur l’arc-en-ciel, que ça existe aussi pour les cristaux de glace dans les nuages, et même pour la neige elle-même quand on la regarde de suffisamment près. Mais j’avais eu du mal à trouver des publications. Je vais chercher à nouveau mais je suis en vacances, sans mon ordi avec accès académique, pour plusieurs jours, donc ça va prendre du temps. Désolé !
@Xxi Finalement, pas eu besoin. J’ai trouvé un nouvel article en lecture libre qui donne un schéma quantitatif de l’interaction avec un grain. Les nombres entre parenthèses sont les nombres de photon. On part donc de 1000 photons incidents. Vous voyez que pour même en l’absence de réflexion totale, pour 19 photons réfléchis en entrée, 100 sont réfléchis en sortie. Quand il y a réflexion totale, c’est 981. Je crois qu’on tient la réponse finale ! Réf: https://doi.org/10.1029/2006JD008239 (libre d’accès)
@ljbo Merci beaucoup, quelle efficacité !
Je pensais que la réflexion totale interne était quand même un peu plus rare que ça.
Qu'elle finirait (presque) toujours par se produire vu la quantité de cristaux dans les couches inférieures, mais pas aussi fréquemment.
(Par contre, si je prends le schéma au pied de la lettre, il me donne l'impression que la lumière incidente peut alternativement réfléchie ou réfractée alors qu'elle arrive pourtant selon le même angle mdr).
@Xxi C’est juste un schéma illustratif. Et attention comme j’ai dit, il montre la situation sans réflexion totale. Pas une moyenne l’incluant. La probabilité d’une réflexion totale n’est pas donnée mais si on estime tous les angles d’incidence ont la même probabilité, c’est facile à calculer.
@Xxi Bon, décalage horaire: voici le calcul. L’angle d’incidence varie entre -π/2 et π/2. Si il est supérieur à l’angle critique, il y a réflexion totale. La probabilité est juste le rapport entre la longueur des deux intervalles. 22% donc. Donc ≈1 fois sur 5, on a 981 photons qui repartent en arrière. Et ≈4 fois sur 5, on en a 100. En moyenne 296 donc. Comparer à toujours 19 pour la réflexion en entrée. Voilà !
@Xxi je me suis gouré : l’angle d’incidence sur la face interne varie entre 0 et 90 degré. Ça multiplie les chances d’une réflexion totale par 2 par rapport à mon calcul initial. Je met la version corrigée Cela fait maintenant 493 photons totalement réfléchis en moyenne . Toujours sur 1000 en entrée.
@Xxi Et donc près de 45% de chance d’avoir une réflexion totale.
@ljbo "ça devient un vrai début de travail de recherche !"
=> ça me console d'être à l'ouest, alors. 🤣
Car pour le moment, je rame.
J'ai déjà l'impression de ramer complètement sur l'interprétation de ce schéma.
Il dit que pour 1 000 photons incidents (sans réflexion totale), il y a 19 réflexions externes et 981 transmissions ?
Et que sur ces 981 rayons transmis, il y en a ensuite 100 qui finissent en réflexion totale, et 881 qui ressortent du cristal de neige ?
@ljbo A priori, ce n'est pas du tout ce que vous m'avez signifié, mais c'est ce que je comprends de ce schéma. :/
Ensuite, j'avoue que je n'avais pas prévu de calculer les probas de RTI, mais juste de calculer l'angle critique.
Je pige pas l'utilisation de pi alors que les cristaux ne sont pas ronds. 😭
@ljbo Moi et la physique...
Je crois que je vais continuer d'autres threads en attendant mdr.
@Xxi Le truc à comprendre (pas particulièrement clair dans l’article et je n’ai pas fait mieux) est qu’il faut faire deux schémas. ⤵️
@Xxi Ensuite pour la réflexion totale, la forme de la surface n’entre en jeu que par la normale au point de sortie, et tout dépend seulement de l’angle entre le rayon et cet normale. Il y a des π dans ma formule car je travaille en radian. Je le refais en degrés avec un schéma. θc est l’angle critique. J’espère que c’est plus clair.
@ljbo Merci pour les dessins à la main ! On sent l'habitude, quand même.
Je ne savais pas qu'il existait une formule pour calculer la proba que θ incidence > θ critique. Je l'inclurai probablement dans mon thread, mais ce sera plutôt pour le troisième épisode.
@ljbo Par contre, il y a malheureusement toujours un truc qui m'échappe avec ces schémas.
J'ai pourtant l'impression que c'est simplissime...
Dans le premier, on nous dit qu'il n'y a pas de réflexion totale. Mais alors, à quoi correspondent les 100 photons qui repartent vers le haut en rebondissant sur la facette interne du cristal ? Ils ne subissent pas une réflexion totale, eux ?
A moins qu'il ne faille parler de réflexion totale que lorsque TOUS les photons sont réfléchis ?
@ljbo A l'arrivée, je me demande s'il ne vaudrait pas mieux poster tout ça sur votre compte à vous. 🤣
@Xxi Ce serait un peu sec si je ne mettais que ça ! Mais je ne vous ai pas montré tous ces calculs pour que vous les mettiez nécessairement dans votre mega fil ! C’était surtout pour vous enlever vos doutes sur la réflexion totale.
@Xxi Car, bon, si vous dites juste qu’en moyenne, c’est 50/50 pour les chances d’une réflexion totale (à la louche!), ça suffira ! Même pas la peine de donner le comptage des photons. Juste la transmission est beaucoup plus grande que la réflexion (quand elle n’est pas totale). À la limite, dire le facteur 100.
@Xxi Parce que je me mets à votre place : j’ai googlé un peu et on trouve un peu tout ce qu’on veut. C’est pour ça que j’ai été voir les journaux scientifiques.
@ljbo Merci. 😭
Mon plus gros problème avec ce thread, c'est vraiment la rareté des sources. J'ai jamais fait face à un tel désert.
Et sur le peu que j'ai trouvé, la plupart sont contradictoires/incomplètes/pas claires.
Mon niveau actuel n'est pas bon en physique, mais ça irait si j'avais de bonnes sources qui prennent bien le temps d'expliquer les choses sans aller trop vite, quitte à reprendre les bases pour ceux qui n'ont pas le background requis.
En fait, mes threads sont ceux que
@ljbo j'aurais voulu qu'on me fasse mdr.
@ljbo Oh non, je veux bien introduire le calcul de la probabilité d'avoir une RTI.
Seulement, je ne connaissais pas la formule. A-t-elle un nom, au juste ?
@Xxi Non, c’est juste le calcul pour une variable aléatoire uniforme. Prenez un nombre aléatoire entre 0 et 2. Un nombre avec autant de chiffres après la virgule qu’on veut. Un nombre réel pour parler comme un mathématicien. Quelle est la probabilité qu’il soit entre 0 et 0.8 ? On sent bien que si toutes les valeurs sont équiprobables, ce sera le rapport des longueurs des intervalles : 0.8 / 2. Je n’ai rien fait de plus !
@ljbo ... Effectivement, c'était évident.
@Xxi oui, c’est ça. La réflexion totale, c’est quand il n’y a pas de rayon lumineux transmis. Tous les photons sont réfléchis. Sinon, on a toujours un rayon transmis et un rayon réfléchi. Càd que parfois le photon passe de l’autre côté, parfois il est réfléchi. Avec une plus grande probabilité d’être transmis.
@Xxi Et pour l’habitude, comme je vous l’ai dit, j’ai 30 ans d’expérience, donc pas trop de mérite !
@ljbo Merci.
En fait, je partais du principe que sans réflexion totale, AUCUN photon ne pouvait être réfléchi.
Comment se fait-il qu'avec un angle d'incidence inférieur à l'angle critique, certains photos puissent quand même être réfléchis ?
Est-ce que ça ne dépend pas des couleurs/longueurs d'onde ?
@Xxi Il y a toujours une réflexion. C’est la raison pour laquelle on se voit dans une vitre mais qu’en même temps quelqu’un de l’autre côté peut aussi vous voir. C’est pour ça qu’on parle de lentilles anti-reflet. Pour justement limiter la composante réfléchie. L’intensité de la réflexion dépend de l’angle d’incidence et des indices de réfraction. Qui eux-mêmes dépendent de la longueur d’onde. Donc effectivement, l’intensité de la réflexion dépend un peu de la longueur d’onde. Un peu seulement à cause de l’équation qui tend à réduire l’influence d’une variation de l’indice de réfraction de la glace. La formule est dans l’article. Formule totalement standard en passant: c’est ce que j’avais pensé en premier mais je voulais être sûr de ne rien avoir manqué !
@Xxi Quelles tartines on peut écrire sur mastodon quand même !
@ljbo Bon ben je vois qu'ils parlent de l'impact de la longueur d'onde dès l'abstract. 🤣 (Oui, j'ai finalement oublié ma crainte et jeté un oeil à l'étude.)
Donc si je récapitule, le taux de photons réfléchis va dépendre de la longueur d'onde.
Ainsi, quand on envoie uniquement des longueurs d'onde associées à la couleur bleue, on n'aura pas le même "taux de réflexion" que si on avait balancé du rouge à la place.
(D'ailleurs j'ai appris que la neige réfléchissait + le bleu que le rouge,
@ljbo mais seulement à l'intérieur du manteau ! Allez savoir pourquoi.
Il paraît aussi que le rouge est un peu absorbé.)
Par contre, je me demande toujours si la lumière blanche est décomposée dès son arrivée dans le premier cristal, un peu ou plus tard.
A mon avis, je pourrais "tricher" en pondant un texte un peu plus évasif, et le thread n'aurait probablement pas moins de succès, mais bon... on est moins fier de soi, à l'arrivée.
Cela dit, y a tellement peu de sources que dans ma position,
@ljbo je peux difficilement les inventer. A moins que vous n'ayez un cristal de neige sous la main pour me le prêter. 🤣 Je l'étudierai avec mes yeux perçants.
Bon, je vais quand même regarder si l'article en dit un peu plus à ce sujet, sait-on jamais.
Franchement, je me demande si je pourrais me contenter d'une explication comme celle-là, ou si ça fait escroc.
"Une partie de la lumière blanche est séparée par les cristaux de surface, puis les différentes couleur rebondissent de surface mais la grande majorité finira par remonter grâce à la réflexion totale interne, ce qui explique l'albédo de 90."
https://www.encyclopedie-environnement.org/zoom/diffusion-reflexion-refraction-diffraction-lumiere/
@Xxi À chaque réfraction, donc à chaque fois que la lumière pénètre un crystal de glace (et à chaque fois qu’il en sort aussi d’ailleurs), il y a une dispersion qui s’opère. La séparation entre les rayons de chaque couleur va donc en augmentant, du premier crystal rencontré au dernier. Bon, le premier crée la dispersion évidemment. Pour éviter de distinguer ce cas là, on pourrait dire qu’il la fait passer de zéro à une valeur finie !
@Xxi Oui, cette phrase courte est correcte mais ce n’est pas trop votre style habituel, des détails que tu auras du mal à trouver par toi-même, tu en veux, en voilà. 😉 Là, question difficulté, on se pose là ! Comme je l’ai dit plus haut, d’une certaine manière, il suffit de dérouler les bases de l’optique, ce qui donne l’impression que c’est simple, mais la question est comme toujours : qu’est-ce qui est négligeable ? Qu’est-ce qui importe le plus ? Et pour répondre, il faut faut faire les calculs ou trouver quelqu’un qui les a fait! Et là, on n’a trouvé que de la littérature technique …
@ljbo Je n'avais même pas capté que la séparation des couleurs était progressive. Pour moi, après visionnage de certaines vidéo de vulga, les couleurs étaient complètement séparées dès la sortie du premier cristal et vivaient leur vie individuellement.
Il est vrai que si on y réfléchit bien, ça ne colle pas trop avec l'exemple du prisme, où l'on voit bien que les couleurs de l'arc-en-ciel restent collées les unes aux autres, tout en s'élargissant peu à peu.
@Xxi ça devient un vrai début de travail de recherche ! Recherche de littérature, calculs sur le dos d’une enveloppe. Ça commence toujours comme ça!