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UMR 5213. La radiométrie a pour objet la mesure de l’énergie transportée par le rayonnement La photométrie a pour objet de mesurer la lumière, c’est-à-dire.

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1 UMR 5213

2 La radiométrie a pour objet la mesure de l’énergie transportée par le rayonnement La photométrie a pour objet de mesurer la lumière, c’est-à-dire les rayonnements capables d’impressionner l’œil humain

3 UMR 5213 Puissance Puissance Rayonnée (W) (W) (lm) Flux Radiatif (lm) Puissance par unité de surface Irradiance (W/m 2 ) Irradiance (lx = lm/m 2 ) Eclairement/Excitance Eclairement/Excitance Puissance par unité d’angle solide Intensité Energétique (W/sr) (W/sr) (cd = lm/sr) Intensité Lumineuse (cd = lm/sr) Intensité Lumineuse Puissance par unité d’angle solide et de surface Puissance par unité d’angle solide et de surface - (W/m 2 sr) - (nit = lm/m 2 sr = cd/m 2 ) Luminance Luminance Énergétique/ Radiométrie Photométrie vers surface vers source

4 UMR 5213 Puissance: P(λ) (W) Œil = Filtre: V(λ)≠0 380 nm < λ < 760nm Flux lumineux: F (lm) 380nm 760nm 555 nm Flux Débit Equivalent

5 UMR 5213 Puissance émise (W) Filtre V  )≠0 400nm<  <800nm Flux lumineux (lm) Flux (lm) lampe 100 W à incandescence1 200 Lampe 28 W fluorescente (néon)1 800 Lampe 15 W à basse consommation900 Lampe iodures métalliques 70 W CMHL6 500 Le flux se mesure avec une sphère intégratrice (Ulbricht)

6 UMR 5213 Puissance émise P=5 mW Longueur d’onde 630 nm On vous donne V(  ) photopique Puissance émise 5 mW Longueur d’onde 680 nm Faire une interpolation linéaire (ou une proportionnalité) a= -0,0103 b= 6,767 Donc V 630 = 0,278 F 630 =  P V 630 = 0,95 lm V 680 =0,017 F 680 =  P V 680 = 0,058 lm Cas 1 Cas 2

7 UMR 5213 Source lumineuse ponctuelle Intensité (cd) Diode électroluminescente (rouge) 0,005 Chandelle 1 Lampe à incandescence (100W) 150 Lampe de voiture (phares) Phare (marine) Tube flash (valeur crête) Unité : le candela (cd) 1 cd = 1 lm/sr Unité : le candela (cd) 1 cd = 1 lm/sr Flux lumineux émis dans une direction donnée Intensité lumineuse d’une source mono- chromatique (540x10 12 Hz) dans une direction et dont l’intensité énergétique, dans la même direction, est 1/683 lm/sr Intensité lumineuse d’une source mono- chromatique (540x10 12 Hz) dans une direction et dont l’intensité énergétique, dans la même direction, est 1/683 lm/sr

8 UMR 5213 Source lumineuse ponctuelle O S R L'angle solide (sr) L’intensité et sa distribution angulaire (indicatrice) se mesurent avec un photo- goniomètre

9 UMR 5213 Eclairement (lx) L’été, à midi, au soleil < E Ciel couvert, dans une rue 200 < E < A l'intérieur, derrière une fenêtre < E < La nuit par pleine lune E < 0,25 Local bien éclairéQuelques 100s lx Rue bien éclairéeQuelques 10s lx Unité : lx ou lux 1 lx = 1 lm/m 2 Unité : lx ou lux 1 lx = 1 lm/m 2 Quantité d’énergie lumineuse reçue par unité de temps

10 UMR 5213 dS A O x θ Relation E - I L’éclairement se mesure avec un luxmètre L’éclairement est une quantité additive

11 UMR 5213 dl R r dS    O A P

12 UMR 5213 Unité: lm/m 2 L’émittance est la densité de lumière qui quitte une surface L’émittance n’est pas une quantité directionnelle Elément de Source lumineuse L’émittance d’une surface qui n’est ni lumineuse par elle-même ni luminescente est, au plus, égale à son éclairement

13 UMR 5213 Unité: nit 1 nit = 1 cd/m 2 = lm/sr m 2 Unité: nit 1 nit = 1 cd/m 2 = lm/sr m 2 Luminance (nit) Soleil x 10 4 Lampe à incandescence 100W (claire) 600 x 10 4 Lampe à incandescence 100W (opaline) 12 x 10 4 Lampe fluorescente 40 W 0,7 x 10 4 Bougie 0,5 x 10 4 Lune 0,3 x 10 4 Intensité lumineuse émise par une surface dans une direction donnée, rapportée à la surface apparente de la surface considérée  S SaSa

14 UMR 5213 dΩ Luminance L (antérieurement appelée éclat, puis brillance), dans une direction OA, d’un élément de source de faible surface entourant un point O dI étant l’intensité de l’élément dans la direction OA, d Σ sa surface et α l’angle formé par OA normale OK à l’élément Elément de Source lumineuse Surface Surface apparente La luminance se mesure avec un luminencemètre

15 UMR 5213 Étendue géométrique

16 UMR 5213 I I Calculer la luminance dans les deux cas suivants (lampes 100W): Hypothèse : Rayonnement perpendiculaire à la surface du tube avec I = cte = 150 cd Surface apparente   3cm 2,5cm Surface apparente   20 mm x 1 mm Cas 1 Cas 2

17 UMR 5213

18 1 W/sr 4π W = W (isotopique) 683 cd (555 nm) 1 lm/sr 1 cd 4π lm (isotopique) 1,464 x W/sr (555 nm) 1 lm/m 2 sr = 1 cd/m 2 = 1 nit = lm/cm 2 sr = cd/cm 2 = stilb (sb) = x cd/ft 2 = x lm/ft 2.sr =  apostilbs (asb) = π Blondel =  x lamberts (L) = x foot-lamberts (fL)

19 UMR 5213 L'éclairement diminue en s'éloignant de la source Conséquence x o

20 UMR 5213 Lambert a développé toute la photométrie en admettant la relation : Observation: Mais ceci est vrai que si la luminance d’une surface diffusante est constante…

21 UMR 5213 Surface diffusante M = 1 cd/m 2 L 1 = (1/π) cd/sr.m 2 L 2 = (1/π) cd/sr m 2 O P1P1 P2P2 LI0I0 II  P Pour une surface diffusante et infinie

22 UMR 5213 La loi de l’inverse du carré de la distance n’est valable que pour une source ponctuelle Une source diffusante infinie induit une luminance constante La loi de l’inverse du carré de la distance n’est valable que pour une source ponctuelle Une source diffusante infinie induit une luminance constante

23 UMR 5213 OP h d   Source Ponctuelle Plan utile  Pour une source uniforme et non-ponctuelle Généralisation

24 UMR 5213

25 P in PrPr PtPt P in = P r + P t  +  = 1 P in PrPr PtPt P in = P r + P t + P th  +  +  = 1 P th La température augmente Réflexion  Transmission  Cas idéal Cas réel Absorption 

26 UMR 5213 La vitesse de la lumière est constante La lumière se déplace sur le chemin le plus court entre deux points dans l'espace (ligne droite) || OP || = || OP' ||  (angle de départ = angle d'arrivée) Les points POO' définissent un plan perpendiculaire à la surface de réflexion Surface parfaitement lisse O P P'   O'

27 UMR 5213 Faisceau incident Etat microscopique de la surface Réflexions Pas de direction ni plan privilégiés (surface lambertienne) Surface réelle O 

28 UMR 5213 S (L S ) S’ (L S’ ) L S’ spéculairediffuse

29 UMR 5213 Dans tous les cas  tot ≤ 1 et  tot +  +  = 1 Dans tous les cas  tot ≤ 1 et  tot +  +  = 1 Réflexion diffuse :  d Réflexion spéculaire:  s Réflexion totale :  tot =  s +  d Surface parfaitement diffusante Surface parfaitement réfléchissante Relations


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