Photométrie

La photométrie est la science qui étudie le rayonnement lumineux du point de vue de la vision par l'œil humain. La majorité des appareils de mesure en photométrie, qui ne font pas intervenir directement l'œil comme élément sensible, sont étalonnés...


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Photométrie - Mesure physique - Métrologie

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La photométrie est la science qui étudie le rayonnement lumineux du point de vue de la vision par l'œil humain. La majorité des appareils de mesure en photométrie, qui ne font pas intervenir directement l'œil comme élément sensible, sont étalonnés selon la courbe de sensibilité relative de l'œil humain.

Photométrie et œil humain

Cette courbe de sensibilité relative moyenne de l'œil humain a été établie par la CIE à partir de la plupart d'individus. Elle montre que la sensibilité maximale de l'œil humain en vision de jour (vision photopique) se produit pour une longueur d'onde de 555 nanomètres. Cette courbe prend des valeurs non nulles pour des longueurs d'onde allant de 400 nanomètres à 700 nanomètres. En dehors de cette plage l'ensemble des grandeurs photométriques seront nulles.

Unités photométriques

Pour présenter de façon simple les différentes unités utilisées en photométrie nous supposerons que nous avons une source lumineuse qui éclaire une surface.

Au niveau de la source lumineuse.

La source lumineuse peut être ponctuelle ou étendue.

Pour l'ensemble des sources lumineuses, on définit le rendement lumineux pour juger de la rentabilité lumineuse de la source compte tenu de sa consommation.

Entre la source lumineuse et la surface éclairée

Le transport de l'énergie émise par la source se fait grâce à un rayonnement. L'ensemble des fréquences de ce rayonnement ne sont pas nécessairement visibles par l'œil humain. L'énergie visible du rayonnement porte le nom de flux lumineux et s'exprime en lumens.

La "proportion" de la partie visible du rayonnement comparé à la totalité du rayonnement forme ce qu'on nomme l'efficacité lumineuse et s'exprime en lumens par watt.

Au niveau de la surface éclairée

Plus ou moins de flux lumineux arrive en un point de la surface. On dit que la surface est éclairée. Pour juger de cet éclairement, on définit une grandeur nommée éclairement lumineux, exprimée en lux. Cet éclairement lumineux ne laisse en rien présager de la quantité de lumière réémise par la surface, qui elle dépend de la nature de la surface et surtout de sa couleur. La notion de couleur est liée à la longueur d'onde correspondant à la sensibilité de la rétine de l'œil humain grâce aux cônes lorsque le niveau d'éclairement lumineux dépasse un certain seuil. Les cônes sont concentrés dans une zone nommée fovéa. En deçà de ce seuil, vision scotopique, seuls les bâtonnets sont activés. Ceci correspond à la vision nocturne dont le maximum de sensibilité est décalé vers le bleu comparé à la vision vision photopique. Les bâtonnets ne sont pas concentrés dans la fovea. C'est pourquoi, de nuit, lors de l'observation des étoiles, à l'œil nu, il est préférable de fixer un point voisin. La quantité de lumière réémise dépend aussi des longueurs d'onde du rayon incident et on définit une courbe de réflectance de la surface pour rendre compte par conséquent. Un autre terme est utilisé : l'albédo. La surface réémettant de la lumière forme à son tour une source lumineuse et on peut alors définir son émittance. En l'absence d'un phénomène de fluorescence, de luminescence ou de phosphorescence, le flux lumineux réémis en chaque point est inférieur au flux lumineux incident, ce qui se traduit par le fait que l'émittance en un point de la surface s'exprime par un nombre inférieur au nombre exprimant son éclairement lumineux. Du fait de la conservation de l'énergie, le flux incident est réparti entre absorption, transmission (directe, réfractée ou diffuse) et réflexion (diffuse ou spéculaire). La somme des trois cœfficients (absorption, transmission, réflexion) vaut 1. La courbe de réflectance est bi-directionnelle dans le repère de la surface éclairée.

Exposition lumineuse (anciennement lumination)

Dans certaines professions comme la photographie, le temps pendant lequel une surface reçoit un éclairement doit être pris en compte. L'exposition lumineuse est égale au produit de l'éclairement et du temps d'exposition et s'exprime en lux. seconde (lx. s).

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