Éclairement énergétique

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Appareil de laboratoire équipé d'un contrôleur d'irradiance.

L’éclairement énergétique ou irradiance est un terme radiométrique qui quantifie la puissance d'un rayonnement électromagnétique frappant par unité de surface. Dans le système international d'unités, elle s’exprime en watts par mètre carré (W/m² ou  W⋅m-2).

Photométrie[modifier | modifier le code]

En photométrie l'éclairement qualifie communément la puissance du flux lumineux reçu par unité de surface. Voici quelques ordres de grandeur :

  • L'éclairement solaire frappant le sol dans des conditions optimales équivaut à 1 400 W·m-2. L'effet d'une simple loupe permet d'atteindre un éclairement presque mille fois supérieur, égal à environ 1 MW·m-2 ou, dans une unité plus pratique, 100 W·cm-2. Il est capable d'enflammer un papier ou un corps organique fin et sec.
  • Un banal stylo laser émet un flux lumineux cohérent d'environ 1 mW par une fine section circulaire de 2 mm de diamètre. Ce flux de photons peut être dangereusement focalisé par le récepteur oculaire performant qu'est l'œil humain en un point de 10 μm de diamètre, ce qui représente 167 fois la vision directe du soleil.

Détermination[modifier | modifier le code]

L'éclairement d'une onde lumineuse monochromatique en question est déterminé par son champ électrique par[1] :

I \approx \frac{c \, n \, \varepsilon_0}{2} |E|^2,

avec :

E, l'amplitude complexe de l'onde du champ électrique ;
n, l'indice de réfraction du milieu ;
c, la vitesse de la lumière dans le vide ;
\varepsilon_0, la permittivité du vide.

(On considère dans cette formule que la susceptibilité magnétique est négligeable, c'est-à-dire que \mu_r \approx 1, où \mu_r est la susceptibilité magnétique du rayon lumineux. Cette approximation est notamment valide pour une onde dans le spectre visible et dans un milieu transparent.)

L'éclairement énergétique est également la moyenne temporelle de la composante du vecteur de Poynting, perpendiculaire à la surface.

Références[modifier | modifier le code]

  1. (en) David J. Griffiths, Introduction to electrodynamics, Upper Saddle River, NJ [u.a.], Prentice-Hall,‎ 1999, 3e éd. (ISBN 0-13-805326-X, lire en ligne)

Voir aussi[modifier | modifier le code]

Bibliographie[modifier | modifier le code]

  • Alain Chiron de la Casinière, Le rayonnement solaire dans l'environnement terrestre, 264 p., Éd. Publibook, 2003. (ISBN 9782748302424)
  • Evelyn Gil, D'où vient la lumière LASER, coll. Les Petites Pommes du Savoir, Le Pommier, 2006, 64 p.

Articles connexes[modifier | modifier le code]