Photometrie

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  • Publié le : 8 mai 2011
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Chapitre II Optique: Photométrie

Principales grandeurs et unités photométriques
La lumière est un phénomène vibratoire qui transporte de l’énergie en se propageant ; c’est à dire qu’un rayonnement peut se caractériser par des grandeurs énergétiques. La photométrie proprement dite s’occupe de la comparaison quantitative des lumières (émises par des sources, transportées par des faisceaux ouagissant sur des récepteurs) d’après leur perception par l’œil. Elle mesure des grandeurs relatives aux rayonnements évaluées selon l’impression visuelle produite par ceux ci et sur la base de certaines conventions. Ces différentes grandeurs sont : - le flux lumineux, - l’intensité lumineuse, - l’éclairement, - La luminance. Ces quatres facteurs sont liés comme ceci : une source d'éclairageartificielle ( lampe électrique) rayonne dans toutes les directions de l'espace un flux lumineux. Ce flux a, dans une direction donnée une certaine intensité lumineuse. Une surface, placée à une distance donnée de cette source, reçoit un éclairement. Enfin, la surface éclairée renvoie une partie de l'éclairement reçu en direction de l'observateur: c'est la luminance. 1°) Flux lumineux Il est, pour unelumière de composition spectrale déterminée, proportionnel à la puissance rayonnée par la source, donc, en fait, à la quantité d’énergie qu’elle rayonne par unité de temps(débit de lumière). Le flux lumineux est noté :ϕ (phi) unité : le lumen ( lm). Par définition : =K ∫ W  V  d  Avec K efficacité lumineuse, Wλ = f(λ) répartition spectrale d’une source, Vλ = f(λ) courbe d’efficacité lumineuserelative moyenne. Courbe Vλ =f(λ) : elle est relative à l’observateur de référence. λ(nm) 400 450 500 550 600 650 700 750 0.004 0.038 0.323 0.995 0.631 0.107 0.0041 0.00012 Vλ 800 0
R

B

Bernaud J

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Efficacité lumineuse d’un rayonnement sensiblement monochromatique est le quotient du flux lumineux par le flux énergétique correspondant.  K= enlm.W-1.  2°) Intensité lumineuse 2.1) Définition de l’angle solide Mesure d’un angle en radian Mesure d’un angle solide sur une sphère de rayon unité sur un cercle de rayon unité (mesure de la portion d'espace limitée par une surface conique de sommet O)

A' O α A R O dS dS : aire de la calotte découpée par le cône sur une sphère de rayon R
AA ' α (rd) =  longueur de l’arc. Le nombre qui mesurela longueur de l’arc α sur le cercle de rayon unité est la mesure en radian de l’angle α.

dΩ

le nombre qui mesure la surface S sur la sphère de rayon unité est la mesure en stéradian (sr)de l’angle solide Ω. par définition l’angle solide est :
d = dS R
2

par conséquent pour l’espace ( sphère ) la surface S totale vaut 4.π.R2 et l’angle solide totale Ω= 4π sr.

2.2)Définition del’intensité lumineuse
d ; elle s’exprime en candela (cd). d dϕ : flux élémentaire émis par une source ponctuelle à l’intérieur d’un cône de sommet O et d’angle solide dΩ contenant la direction Ox. I=
d dΩ source O x

dS

Bernaud J

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On retiendra: Pour une source ponctuelle isotrope ( qui émet de la lumière de la même façon  dans toutes les directions). I = 4  Remarque : Pour une source non isotrope, on définit l’intensité lumineuse sphérique moyenne I  par I = . En d’autres termes, I est l’intensité lumineux d’une source isotrope qui 4  émettrait le même flux total que la source réelle. I est la moyenne des intensités lumineuses de la source réelle dans toutes les directions d’observation. 2.3) Exercice L'efficacité lumineuse d'unrayonnement émis dans tout l’espace pour une ampoule à incandescence est d’environ 15 lm.W-1. Quelle est dans la direction Ox, l’intensité lumineuse émise par une ampoule de 100 W ?

3°) Eclairement d’une surface 3.1) Définition Il correspond au quotient du flux lumineux reçu ( qui tient compte de la composition spectrale de la lumière) par cette surface par cette dernière. d E= , il s’exprime en...
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