Semaine_1 Intro au Lidar Partie 1 et 2 Flashcards
Cours magistral (video) partie 1
Cours magistral (video) partie 1
LIDAR: Light detection and range
-Produit:
Un nuage de points 3D avec parfois une composantes RGB pour la couleur. c’est une donné que nous allons traiter.
Rpreésentation de l’OEM (Onde électromagnétique) dans le TEMPS
dans le Graphique E= onde électromagnétique, sa “force”
-Se déplace à la vitesse de la lumière.
-Période:
T(s), temps pours compléter un cycle
ex: 2 secondes pour 1 cycle
-Fréquence:
f (Hz) = 1/T, Nombre de cycles par seconde
ex: 1/2= 0,5 cycles par secondes (ou T =2s)
-Fréquence angulaire:
w (rads/s)= 2 pi f = 2 pi/ T, Nombre de radians par secondes
(un cycle est la distance sur l’onde d’un point à exactement un autre points, ex: deux sommets)
Même principe que station totale avec exception près
- La station totale utilise un prisme qui renvoie toute l’énergie émise de la station totale
- Le lidar envoi un rayon aussi, mais celle-ci est redirigé partout. ça part dans toute les directions.
Vitesse d’une OEM dans le vide
- Mettre en relation la longueur d’onde avec la fréquence et la vitesse de déplacement, avec les formules
- Dans le vide, la vitesse de phase d’une onde électromagnétique est égale à une constance (C) qui est connu sous le nom de VITESSE (OU CÉLÉRITÉ) DE LA LUMIÈRE.
- La définition du mètre dans le Système International (SI) est la longueur du trajet parcouru dans le vide par la lumière pendant une durée de 1 / 299 792 458 secondes
La vitesse de la lumière dans le vide est égale à 299 792 458 mètres par secondes exactement
donc: C= 299 792 458 m/s
-Vitesse de phase (v) en m/s:
v = delta_x / delta_t
v = lambda / T
v = lambda (1/T)
v = lambda f
v = f lambda
v = 2pif lambda / 2pi
v= 2pif / (2pi / lambda)
le spectre électromagnétique
la partie visible est dans le nanomètre 10^-9 m
bleu= 400
rouge= 700
la façon dont on découpe les photons en fonction de leur fréquence ou longueur d’onde.
leur longueur d’onde est inversement proportionnelle à leur fréquence (plus leur longueur d’onde est petite plus la fréquence est élevé= vitesse oscillation/ vibration du photon rapide, bleu, plus la longueur d’onde est grande plus la fréquence est petite, rouge,)
dans la zone rouge (plus bas que rouge) on y retrouve les onde de micro-ondes, qui sont de l’ordre de 1 cm, le grillage est plus petit, ce qui empêche les ondes de sortir.
N’importe quel objet à une température donnée au dessus du zero absolu va émettre de l’énergie, et cette énergie est fonction de sa température.
Émission lumineuse pour un objet donné à une température donnée (standard)…mais ce n’est pas ce qui se produit pour les lasers que nous allons voir.
Émission d’énergie électromagnétique
- Toute substance chaude émet de l’énergie électromagnétique.
- Plus sa température est élevée, plus les niveaux énergétiques des photons émis sont élevés.
- Pensez à l’expression “ Marquer au fer rouge” Le fer est rouge parce qu’il est chauffé à une température pour laquelle le maximum d’émission est autour de 700 nm. Si le fer est chauffé davantage, il devient jaune, puis blanc.
- L’émission de la lumière laser s’opère différemment, mais l’interaction des photons émis obéit aux mêmes règles.
Émission-absorption d’énergie électromagnétique
les électrons des atomes du verres n’arrivent pas à faire de sauts énergétiques qui correspondent à des ondes du visible.
par contre le verre est vrmt bon pour absorber et émettre des longueur d’onde dans l’infrarouge. ce phénomène est à la base de l’effet de serre
- Si on chauffe du verre, devient-il rouge?
Non, les atomes de verres n’ont pas de sauts entre des états quantiques (différence d’énergie entre un état interne inférieur et supérieur) correspondant au niveau d’énergie (h * v) de la lumière visible. - Par contre, le verre est bien meilleur émetteur-absorbeur d’infrarouge que le fer.
- Cette propriété des atomes et molécules est importante pour comprendre le rôle de l’atmosphère et de l’effet de serre dans le réchauffement climatique,
Planck’s Law
dans une petite serre, la lumière du soleil va passer, les plantes vont l’absorber et la faire rebondir de nouveau vers le verre, le verre va absorber l’infrarouge et la rediriger vers l’intérieur de la serre.
Cours magistral partie 2
Cours magistral partie 2
Composantes du spectre visible:
en fonction de Lambda (m)
toujours en nanomètres 10^-9
f= C/ lambda, ou lambda est la longueur d'onde f= E / h, ou h = 6,62606896x 10^-34J
plus la longueur d’onde (Lambda) est courte plus la fréquence est courte et plus son énergie est élevée.
plus la longueur d’onde (Lambda) est longue plus la fréquence est longue et plus son énergie est petite.
Le PHOTON
-énergie d’un photon est relativement faible, environ
4^-19 J/ 4E-19J
- les unités sont celui du electon volt (eV)= 1.6E-19 J
- Pour les longueur d’onde visibles, l’énergie des photon est de 1.8 eV (rouge) et 3.1 eV (violet)
- une ampoule de 100 watt émet E20 photons par secondes. À une distance de 10 m, l’oeil humain capte environ 100,000,000,000, photons par seconde.
Laser:
Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation
- Les électrons se déplacent (par émission ou absorption d’énergie sous forme de photon) cette énergie correspond à la différence de potentiel entre 2 orbites.
- La capacité d’émettre et d’absorber la radiation est une propriété des solides, liquides et gaz et est associé à des changements dans l’état énergétiques des atomes et molécules.
