Thèse de Rouba Yaacoub

Amphithéâtre Pierre Glorieux - CERLA                                                                                                    SOUTENANCE DE THÈSE de Rouba Yaacoub                                      Résumé : L'interaction de la lumière avec un diffuseur homogène diélectrique sphérique (par exemple une gouttelette d'eau) de caractéristiques connues (diamètre, indice optique) est traité, en optique atmosphérique, par la théorie de Mie. Cette théorie sert aussi en télédétection pour calculer les propriétés physiques des diffuseurs (problème inverse). Des études récentes ont suggéré fortement qu'un effet tunnel pourrait être important en optique atmosphérique. Une manifestation de cet effet tunnel est la gloire atmosphérique qui est l'irisation circulaire qui se forme autour de l'ombre projetée d'un objet sur un nuage de gouttelettes d'eau. Précisément, la lumière pénètre par effet tunnel dans la gouttelette d'eau et excite résonances aiguës. Selon ces études, la théorie de Mie, telle qu'utilisée en optique atmosphérique, semble négliger ces effets. Nous avons désigné ces resonances par l'acronyme TOR (en anglais: Tunneling Optical Resonance). Dans cette thèse, nous montrons que les TOR peuvent être identifié en utilisant l'équation de Shrödinger à une dimension en introduisant une énergie potentielle effective qui caractérise l'interaction lumière-gouttelette et qui dépend de l'indice optique du diamètre de la gouttelette et de l'énergie incidente. Le premier objectif de cette thèse est d'identifier le concept de l'effet tunnel et montrer la nécessité de l'introduire dans la théorie de Mie. Afin d'atteindre cet objectif, une nouvelle méthode (méthode de la matrice de transfert -- TMM) est développée pour prendre en considération les TOR et identifier les conditions pour lesquelles TOR se produisent. Le deuxième objectif est de comparer cette méthode à celle de la théorie de Mie et d'illustrer les différences entre eux. Nos résultats montrent la similarité entre les deux méthodes en l'absence de TOR et un désaccord autrement. Cette étude est effectuée pour deux cas différents: (1) une seule gouttelette d'eau de diamètre bien déterminée et une énergie incidente précise; (2) une population de gouttelettes de nuage avec un intervalle de diamètres de 5 micron jusqu'à 30 microns pour les énergies incidentes des neuf canaux (de l'IR jusqu'à l'UV) du capteur POLDER. Pour les deux cas les sections efficaces (diffusion, extinction et absorption) et la distribution angulaire de l'intensité diffusée sont comparés en prenant compte les TOR et sans les considérer. Les résultats suggèrent un nouvel aspect pour l'interaction lumière-gouttelette en optique atmosphérique, ce qui pourrait affecter les algorithmes d'inversion en télédétection.