Intensité lumineuse

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L’intensité lumineuse est une grandeur physique qui correspond, en photométrie, au pouvoir éclairant d'une source lumineuse ponctuelle. L'unité photométrique d'intensité lumineuse visuelle est la candela (cd)[1]. La candela est l'une des sept unités de base du Système international (SI)[1].

Tout comme les autres grandeurs photométriques, l'intensité lumineuse dépend directement de la sensibilité de la vision humaine : c'est une grandeur perceptive. La photométrie s'occupe principalement de questions d'éclairage, et prend pour base, sauf mention contraire, la sensibilité spectrale relative photopique d'un individu moyen fictif que la Commission internationale de l'éclairage appelle l'« observateur de référence ».

L'intensité lumineuse est une grandeur pertinente lorsqu'on cherche à caractériser des sources quasi ponctuelles.

Perception humaine[modifier | modifier le code]

L'œil humain n'est sensible qu'à une petite partie du spectre électromagnétique (le domaine visible) et n'a pas la même sensibilité aux différentes longueurs d'onde auxquelles il est sensible. Dans un environnement lumineux (vision diurne, dite photopique), l'œil humain est le plus sensible au domaine de longueur d'onde correspondant à la perception du vert-jaune, vers 555 nanomètres. Ainsi, deux sources lumineuses de même puissance énergétique en radiométrie (ne pas confondre avec la puissance lumineuse) et situées à égale distance d'un observateur n'ont pas forcément la même intensité lumineuse en photométrie. Une source monochromatique rayonnant dans le vert-jaune aura une intensité lumineuse supérieure à une autre rayonnant dans le rouge ou dans le bleu.

Dans un environnement plus obscur, la vision humaine ne distingue plus les couleurs, et la sensibilité spectrale relative est décalée vers le bleu. On parle de vision scotopique. Entre les deux domaines de luminosité, on parle de vision mésopique.

Les courbes de sensibilité spectrale relative de l'observateur de référence de la Commission internationale de l'éclairage résultent d'une série d'épreuves psychophysique effectuées avec un assez petit nombre de sujets, dont le comité a arrangé les résultats de manière à obtenir une table qui satisfasse au mieux les postulats de la photométrie, c'est-à-dire, en ce qui concerne l'intensité lumineuse, la loi d'Abney. Ces épreuves sont relativement simples en ce qui concerne la vision scotopique. Il suffit de varier l'intensité des lumières monochromatiques de longueurs d'onde différentes, jusqu'à ce que le sujet les voie identiques, n'en percevant pas la couleur. En vision photopique, il est impossible d'égaliser de façon précise et répétable deux couleurs très différentes. On procède donc de proche en proche[2].

Indicatrice et diagramme de rayonnement[modifier | modifier le code]

Définitions[modifier | modifier le code]

Exemple de diagramme de rayonnement.

L'indicatrice est un vecteur de direction repérée par rapport à la source et de module proportionnel à l'intensité lumineuse dans cette direction.

Le diagramme de rayonnement est un diagramme polaire indiquant la répartition de l'intensité d'une source en fonction de la direction d'observation[3].

Pour établir ce diagramme pour une source réelle, il faut assimiler celle-ci à une source ponctuelle ; on mesure l'éclairement moyen d'un élément de surface placé suffisamment loin de la source, et on calcule à partir de cette valeur celle de l'intensité de l'émission. Le diagramme représente le plus souvent une intensité relative par rapport à celle relevée dans la direction principale (Terrien et Desvignes 1972, p. 25).

Cas particuliers[modifier | modifier le code]

Source lumineuse ponctuelle isotrope 
Le flux lumineux issu d'une source lumineuse isotrope est égal dans toutes les directions. L'enveloppe de son indicatrice est une sphère, représentée généralement par sa section circulaire.
Directrice parabolique 
Le diagramme de rayonnement d'un source assimilée a une source ponctuelle peut présenter une enveloppe parabolique. Ce cas se rencontre principalement pour des systèmes d'éclairage à diode électroluminescente[4].

Unités anciennes[modifier | modifier le code]

Avant la définition de la candela établie en 1948, plusieurs unités ont co-existé, utilisant des sources lumineuses étalon comme référence[5] :

  • Le violle : 1 violle = 20,17 cd ; intensité de 1 cm2 de platine en fusion, l'étalon Violle (Jules Violle) ;

Relation avec les autres grandeurs photométriques[modifier | modifier le code]

L'intensité lumineuse d'une source, dans une direction donnée, correspond au flux lumineux émis par unité d'angle solide. On peut formuler cette relation de la manière mathématique suivante : désigne l'intensité lumineuse, désigne le flux lumineux et désigne l'angle solide d'émission[7].

Dans le cas particulier d'une source lumineuse isotrope ponctuelle émettant le même flux dans toutes les direction (une étoile par exemple), l'angle solide d'émission vaut stéradian, ce qui conduit à la relation suivante entre le flux et l'intensité lumineuse  :  [8].

Voir aussi[modifier | modifier le code]

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Bibliographie[modifier | modifier le code]

  • Jean Terrien et François Desvignes, La photométrie, Paris, PUF, coll. « Que-Sais-Je » (no 1167), , 1e éd., 128 p.

Articles connexes[modifier | modifier le code]

Liens externes[modifier | modifier le code]

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. a et b BIPM, Le Système international d'unités, Sèvres, France, BIPM, , 8e éd., 92 p. (ISBN 92-822-2213-6, lire en ligne), p. 26.
  2. Yves Le Grand, Optique physiologique : Tome 2, Lumière et couleurs, Paris, Masson, .
  3. Optique géométrique : imagerie et instruments sur Google Livres.
  4. (en)Light Emitting Diodes - E. Fred Schubert sur Google Livres.
  5. (en)Optical Radiometry sur Google Livres.
  6. Michel Dubesset, Le manuel du Système international d'unités : lexique et conversions, TECHNIP, (ISBN 2-7108-0762-9, lire en ligne), p. 41.
  7. Terrien et Desvignes 1972, p. 25, Optique géométrique - Tamer Becherrawy sur Google Livres.
  8. Précis de physique-chimie : première et deuxième années BTS - Pierre-François Thomas sur Google Livres.