Irradiance

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L’irradiance ou éclairement énergétique est un terme utilisé en radiométrie pour quantifier la puissance d'un rayonnement électromagnétique par unité de surface.

Dans le système international d'unités, elle s’exprime en watt par mètre carré (W/m² ou  W⋅m^-2).

L'éclairement qualifie communément la puissance du flux lumineux délivré par unité de surface. Donnons quelques ordres de grandeur :

• L'éclairement solaire au sol dans des conditions optimales équivaut à 1400 W·m⁻². L'effet d'une simple loupe permet d'obtenir un éclairement presque mille fois supérieur, égal à 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 envoie un flux lumineux cohérent d'environ 1mW par une mince 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 spot de 10 micromètre de diamètre, ce qui représente 167 fois la vision directe du soleil !
• Un bistouri laser, à gaz CO₂, émettant à une longueur d'onde infra-rouge de 10,6 micromètre, éclaire de 5 à 50 mW·mm⁻², ce qui est suffisant pour que le pinceau découpe en le chauffant légèrement une tranche de chair.

Détails Techniques

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

$I \approx \frac{c \, n \, \epsilon_0}{2} |E|^2$,

où E est l'amplitude complexe de l'onde du champ électrique, n est l'indice de réfraction du milieu, $c$ est la vitesse de la lumière dans le vide et ϵ₀ est 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.

Bibliographie

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

Références

• (en) Cet article est partiellement ou en totalité issu de l’article de Wikipédia en anglais intitulé « Irradiance » (voir la liste des auteurs)