Étude expérimentale et théorique de la propagation de la lumière dans les tissus de la pomme. Application à un procédé optique de spectroscopie laser résolue dans l'espace.

Abstract

L’interaction de la lumière avec des matériaux biologiques tels que les fruits et légumes est un phénomène complexe qui implique l'absorption et la diffusion de la lumière dans leurs structures (chair et peau). Afin d'estimer l’effet de la peau sur la propagation de la lumière dans des échantillons de pommes, des études expérimentales et numériques ont été menées. Un système d'imagerie multispectrale (633, 763, 784 et 852 nm) a été mis au point pour capturer des images rétrodiffusées à la surface de pommes entières ou coupées, pelées ou non pelées (Granny Smith, Royal Gala, et Golden Delicious). L’originalité de l’instrumentation repose sur la possibilité de reconstruire les signaux rétrodiffusés (initialement saturés) et d’extraire des paramètres optiques internes (μa et μ's) par une méthode inverse optimisée. L’étude numérique est principalement fondée sur la méthode stochastique de Monte Carlo. La pomme est simulée comme une sphère renfermant la chair et entourée d'une couche mince figurant la peau. Une comparaison entre les données expérimentales et numériques a été réalisée en considérant les deux configurations de tissus (pommes entières et coupées), avec et sans peau. Ces investigations montrent que la peau influence fortement la propagation de la lumière dans les pommes à proximité de l'axe optique. Un dernier volet a porté sur la recherche de corrélations entre les paramètres optiques recouvrés (μa et μ's) et les paramètres mécaniques ou rhéologiques. Il a été montré que le coefficient de diffusion réduit (μ's) peut prédire la fermeté de la pomme. Des corrélations ont été également établies entre les paramètres optiques (μa, μ's et μeff) et les deux modules élastique (G') et visqueux (G'') des purées de pommes.