Photométrie/Source et récepteur

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Dans cette leçon, on parlera de la lumière comme étant la partie visible d'un rayonnement électromagnétique.

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Sources

Les sources de lumière peuvent être classées en deux catégories.

• Les sources primaires produisent de la lumière à partir d’une autre source d’énergie (thermique, électrique, chimique, biologique etc). C'est la densité spectrale de puissance rayonnée qui pourra caractériser cette lumière de façon objective.
• Les sources secondaires se contentent de renvoyer ou transmettre une partie de la lumière qu’elles reçoivent. Dans ce cas leurs caractéristiques principales sont leur réflectance, absorbance et transmittance spectrale, proportion du flux qui est respectivement réfléchi, absorbé ou transmis par rapport au flux incident.

Dans les deux cas, on peut distinguer les sources ponctuelles des sources étendues. Le rayonnement émis par les premières est issus d'un point. En pratique une telle source n'existe pas. La source sera donc considérée ponctuelle si l'œil humain ou l'appareil de mesure la perçoit comme un point. Cette condition est liée à l'acuité visuelle. Dans le cas contraire la source est dite étendue.

Récepteurs

Fonction d'efficacité lumineuse relative spectrale : domaine photopique en rouge ; domaine scotopique en bleu.

Les sources secondaires sont étudiées comme des récepteurs intermédiaires qui reçoivent et émettent de la lumière à leur tour. Le récepteur final est l'œil humain ou un appareil de mesure qui est étalonné pour réagir comme ce dernier. Dans les deux cas, la Commission internationale de l'éclairage a défini un observateur de référence en 1924 par le biais de la fonction d'efficacité lumineuse relative spectrale. Elle renseigne sur la sensibilité de l'œil aux différentes longueurs d'ondes, ou en d'autres termes aux différentes couleurs pures.

La sensibilité de l'œil humain est définie par la fonction d'efficacité lumineuse relative spectrale qui dépend de la longueur d'onde du rayonnement monochromatique observé mais aussi des conditions d'observation :

• V(λ) dans le domaine photopique (vision diurne) qui prend une valeur maximale de 100 % ou 1 pour une longueur d'onde de 555 nm ;
• V'(λ) dans le domaine scotopique (vision nocturne) qui prend une valeur maximale de 100 % ou 1 pour une longueur d'onde de 507 nm.

Dans le premier cas, qui est le plus couramment étudié en photométrie, seuls les cônes sont responsables de la vision. Dans le second, ce sont les bâtonnets seuls qui permettent la perception de la lumière et la vision des couleurs n'est alors plus possible.

Valeurs normalisées de V(λ)

Efficacité lumineuse relative spectrale V(λ). Vision photopique. Vision diurne

λ (nm)	V(λ)	λ (nm)	V(λ)	λ (nm)	V(λ)	λ (nm)	V(λ)	λ (nm)	V(λ)	λ (nm)	V(λ)
		400	0,000396	500	0,32300	600	0,631 00	700	0,004100	800	0,000004
		405	0,000640	505	0,40730	605	0,56680	705	0,002930	805	0,000003
		410	0,00121	510	0,50300	610	0,50300	710	0,002090	810	0,000002
		415	0,00218	515	0,60820	615	0,44120	715	0,001480	815	0,000001
		420	0,00400	520	0,71000	620	0,38100	720	0,001050	820	0,000001
		425	0,00730	525	0,79320	625	0,32100	725	0,000740	825	0,000001
		430	0,01160	530	0,86200	630	0,26500	730	0,000520	830	0,000000
		435	0,01680	535	0,91490	635	0,21700	735	0,000361
		440	0,02300	540	0,95400	640	0,17500	740	0,000249
		445	0,02980	545	0,98030	645	0,13820	745	0,000172
		450	0,03800	550	0,99500	650	0,10700	750	0,000120
		455	0,04800	555	1,00000	655	0,08160	755	0,000085
360	0,000004	460	0,06000	560	0,99500	660	0,06100	760	0,000060
365	0,000007	465	0,07390	565	0,97860	665	0,04460	765	0,000042
370	0,000012	470	0,09100	570	0,95200	670	0,03200	770	0,000030
375	0,000022	475	0,11260	575	0,91540	675	0,02320	775	0,000021
380	0,000039	480	0,13900	580	0,87000	680	0,01700	780	0,000015
385	0,000064	485	0,16930	585	0,81630	685	0,01190	785	0,000011
390	0,000120	490	0,20800	590	0,75700	690	0,00821	790	0,000007
395	0,000217	495	0,25860	595	0,69490	695	0,005720	795	0,000005