Photométrie et radiométrie

PHOTOMETRIE ET RADIOMETRIE

Photométrie traite des rayonnements capables d’éclairer nos yeux. Ce sont de sondes électromagnétiques visibles.

I) Flux énergétique

Rayonnement : transport d’énergie sous forme de vibrations électromagnétiques comme la lumière visible

Flux énergétique Φ: rapport de l’énergie transportée par le rayonnement par unité de temps.

Φ=W/t W en joule et t en seconde. Φ s’exprime en Watt (joule/sec)

II) Rayonnement à spectre discontinue et à spectre continue

1) Rayonnement a spectre discontinu

La source émet un nombre fini de radiations quasi monochromatiques. L’énergie est repartie dans des régions étroites du spectre et l’étude de l’énergie émise par la source se traduit par l’énumération des raies et par le flux transporte par chacune de ces raies.

2) Rayonnement a spectre continu

La source émet un rayonnement continu entre les longueurs d’ondes λ1 et λ2. L’analyse spectrale du flux émis par cette source est effectuée de la façon suivante : on mesure le flux d’énergie Δ Φ compris entre les longueurs d’ondes λ et λ + Δλ ; on garde à Δλ une mesure petite mais constante. On obtient la courbe Φ(λ) de répartition spectrale du flux.

III) Courbe d’efficacité lumineuse

Flux lumineux : flux qui agit sur l’œil note F en général. Ce sont des grandeurs mesurables. F n’existe que si 0,4µm<λ<0,8µm (visible). F/ Φ=V (efficacité lumineuse) varie avec la longueur d’onde.

Vision photopique : vision de jour par opposition a la vision scotopique qui est la vision de nuit. La vision photopique se fait principalement grâce aux cônes se trouvant sur la rétine de l’œil.

La sensibilité de l’œil en vision photopique n’est pas la même pour toutes les longueurs d’ondes. Le maximum de sensibilité de l’œil est obtenu pour une longueur d’onde de 555 nm.

En vision scotopique, le maximum de sensibilité est atteint après environ 45 mn de séjour dans l’obscurité. En raison de la répartition des bâtonnets sur la rétine, le maximum de sensibilité ne se situe pas dans l’axe optique (la fovéa étant constitue uniquement de cônes) mais a quelques degrés de celui-ci. La sensibilité de l’œil en vision scotopique n’est pas la même a toutes les longueurs d’onde. Le maximum de sensibilité est obtenu pour une longueur d’onde de 507 nm.

IV) Angle solide

1) Définition

Angle solide Ω d’un cône de sommet O est égale à la surface de la calotte sphérique S découpée sur la sphère de centre O et de rayon R est donné par la relation : Ω=S/R2

Ω : en stéradian de symbole Sr

Stéradian : angle solide qui découpe sur une sphère de 1m de rayon une surface de 1m2 (de forme quelconque). L’angle solide d’une sphère est Ω=4. Π Sr

D’une façon générale, l’angle solide Ω est l’espace intérieur à un cône obtenu en appuyant des droites issues d’un point O sur une courbe (C).

2) Angle solide d’un côte de révolution à base circulaire

Soit un cône d’angle solide faible noté ΔΩ. Cet angle solide est déterminé par le cône de sommet O et une surface ΔS plane.

La surface ΔS est petite et elle est située à une grande distance du point O. OA=d

La normale N est incliné d’un angle θ par rapport à la droite OA.

L’angle solide ΔΩ étant faible, la surface découpée sur la sphère de centre O et de rayon d est pratiquement égale à la projection de ΔS sur le plan tangent à la sphère en A.

La projection de ΔS est : ΔS.cos θ. D’où (par définition de l’angle solide) : ΔΩ= (ΔS.cos θ)/d2. (Le symbole Δ indique qu’il s’agit de quantités faibles).

Pour θ=0, ΔS/d2= ΔΩ

Si

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