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Chapitre 2. Photométrie & Radiométrie. Définitions. 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.

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- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
chapitre 2
Chapitre 2

Photométrie &

Radiométrie

d finitions
Définitions
  • 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

La photométrie est rattachée à la radiométrie

les grandeurs unit s fondamentales
Les grandeurs &unités fondamentales
  • Puissance

Radiométrie

Puissance Rayonnée

(W)

(lm)

Flux Radiatif

  • Puissance par unité d’angle solide
  • Puissance par unité de surface

Intensité Energétique

(W/sr)

Irradiance

(W/m2)

(cd = lm/sr)

Intensité Lumineuse

(lx = lm/m2)

Eclairement/Excitance

vers

surface

vers

source

  • Puissance par unité d’angle solide et de surface

-

(W/m2sr)

(nit = lm/m2sr = cd/m2)

Luminance

Photométrie

un exemple parlant le flux nerg tique lumineux
Un exemple parlant:Le flux énergétique & lumineux

Equivalent

400nm

800nm

Puissance émise

(W)

Flux lumineux

(lm)

Filtre V()≠0

400nm<<800nm

Flux Débit

application calculer le flux lumineux d un pointeur laser
ApplicationCalculer le flux lumineux d’un pointeur laser

Cas 1

Cas 2

Puissance émise 5 mW

Longueur d’onde 680 nm

Puissance émise P=5 mW

Longueur d’onde 630 nm

V680=0,017

F680 =  P V680 = 0,058 lm

a= -0,0103

b= 6,767

Donc V630= 0,278

F630 =  P V630 = 0,95 lm

On vous donne V() photopique

Faire une interpolation linéaire

intensit lumineuse i

Source lumineuse

ponctuelle

S

R

O

Intensité lumineuse (I)

Unité : le candela (cd)

1 cd = 1 lm/sr

L'angle solide (sr)

d finitions quelques ordres de grandeur
Définitions &Quelques ordres de grandeur

Le candela (ex unité fondamentale du SI)

Intensité lumineuse d’une source mono-

chromatique (540x1012 Hz) dans une direction et dont

l’intensité énergétique, dans la même direction, est 1/683 lm/sr

Quelques valeurs typiques d’intensité

eclairement e

O

x

dS

A

Eclairement (E)

Unité : lx ou lux

1 lx = 1 lm/m2

Relation E - I

eclairement cylindrique
Eclairement Cylindrique

O

R

r

A

dl

dS

P

emittance ou excitance m
Emittance ou excitance (M)
  • L’émittance est la densité de lumière qui quitte une surface
  • L’émittance n’est pas une quantité directionnelle
  • L’émittance d’une source en un point O est le rapport
  • dF étant le flux lumineux émis dans toutes les directions par l’élément de surface d entourant O

Unité: lm/m2

L’émittance d’une surface qui n’est ni

lumineuse par elle-même ni luminescente

est, au plus, égale à son éclairement

Elément de

Source lumineuse

luminance l

d

Surface apparente

Luminance (L)

Unité: nit

1 nit = 1 cd/m2 = lm/sr m2

Elément de

Source lumineuse

Surface

Luminance L (antérieurement appelée éclat, puis brillance), dans une direction , d’un élément de source

de faible surface entourant un point O

dI étant l’intensité de l’élément dans la direction , d sa surface et  l’angle formé par  et la

normale OK à l’élément

application

20 mm x 1 mm

3cm

2,5cm

Surface apparente



Surface apparente



Application

Calculer la luminance dans les deux cas suivants (lampes 100W):

Hypothèse : rayonnement perpendiculaire à la surface du tube

I = cte = 150 cd

Cas 1

Cas 2

I

I

conversions
Conversions

1 W/sr

4π W = 12.566 W (isotopique)

683 cd (555 nm)

1 lm/m2sr

= 1 cd/m2 = 1 nit

= 10-4 lm/cm2sr = 10-4 cd/cm2 = 10-4 stilb (sb)

= 9.290 x 10-2 cd/ft2 = 9.290 x 10-2 lm/ft2.sr

=  apostilbs (asb) = π Blondel

=  x 10-4 lamberts (L)

= 2.919 x 10-1 foot-lamberts (fL)

  • 1 lm/sr
    • 1 cd
  • 4π lm (isotopique)
  • 1,464 x 10-3 W/sr (555 nm)
lois de base loi de l inverse du carr de la distance

o

x

Lois de baseLoi de l'inverse du carré de la distance

Conséquence

L'éclairement diminue en s'éloignant de la source

lois de base loi de lambert

B

(S)

C’’

1

B’

F

A

C’

2

(S)

B’’

C

Lois de baseLoi de Lambert

Lambert a développé toute la photométrie en admettant la relation :

Mais ceci est vrai si la luminance d’une surface diffusante est constante…

Observation:

lois de base une relation importante

L1 = (1/π) cd/sr.m2

M = 1 cd/m2

P1

P2

L

I0

O

L2 = (1/π) cd/sr.m2

I

Surface

diffusante

P

Lois de baseUne relation importante

Pour une surface diffusante et infinie

deux cas extr mes
Deux cas extrêmes

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

lois de base loi du cube du cosinus

Source

Ponctuelle

d

Ia

h

O

P

Plan utile

Lois de baseLoi du cube du cosinus

Généralisation

Pour une source uniforme et

non-ponctuelle

r flexion transmission
Réflexion - Transmission

Cas idéal

Cas réel

Pin

Pr

Pin

Pr

Coef. de réflexion

Pth

Coef. de transmission

Pt

Pt

Pin = Pr + Pt

 +  = 1

Pin = Pr + Pt + Pth

 +  +  = 1

La température

augmente

r flexion sp culaire loi de descartes

b

P'

Surface

parfaitement lisse

a

O'

P

O

Réflexion SpéculaireLoi de Descartes

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' ||

a = b

(angle de départ = angle d'arrivée)

Les points POO' définissent un plan

perpendiculaire à la surface de réflexion

r flexion diffuse

Faisceau

incident

Etat microscopique

de la surface

Surface réelle

Réflexions

O

Réflexion Diffuse

Pas de direction ni plan privilégiés

les deux extr mes

S (LS)

S

LS’

S’ (LS’)

Les deux extrêmes

spéculaire

diffuse

coefficients de r flexion
Coefficients de réflexion

Réflexion diffuse : d

Réflexion spéculaire: s

Réflexion totale : tot =s+ d

Dans tous les cas tot ≤ 1

et

tot +  +  = 1

Relations

Surface parfaitement diffusante

Surface parfaitement réfléchissante