RéCEPTION de LUMIèRE

-réception de lumière

La réception de lumière sur un corps recouvre les diverses questions d'une énergie reçue, mais elle a hérité de noms très spécifiques

ÉNERGIE LUMINEUSE REÇUE 

Elle est nommée: éclairage

Equation de dimensions  : L2.M.T-2       Symbole de désignation : El      

Unité d'usage : lux-seconde-m²(lx-s-m²) qui vaut (pour les couleutrs usuelles) 1,5.103 J

El = Pl.t        et   El = P’.t. Ω     ou   El = Dl.S.t.Ω

avec El (lx-s-m²)= éclairage reçu grâce à Pl(lx-m²)= flux lumineux pendant le temps t(s)

Pl équivaut (aux pertes près) au flux émis (exprimé en lm)

P’(lx-m²/sr)= intensité (puissance spatiale) des ondes lumineuses reçues en un temps t(s)

Ω(sr)= angle solide de réception (4 sr seulement quand c’est l’espace entier et si le système d'unités a le stéradian comme unité d’angle)

Dl (nt)= illuminance

S(m²)= surface de réception

 

ÉNERGIE LUMINEUSE SURFACIQUE REÇUE

Synonymes: durée d'éclairement, quantité d'éclairement et illumination

Equation de dimensions  : M.T-2        Symbole de désignation : W'n        

Unité d'usage : lx-s qui vaut (pour les couleurs jaune-vert) 1,5.10-3 J/m²

W'n= p*é.t         et    W' n= Er/ S       et   W' n= Dl.t.Ω

avec W'(lx-s)= illumination (reçue par un corps)

p*é(lx)= éclairement reçu (voir plus loin sa définition) pendant le temps t(s)

Er(lx-s-m²)= énergie réfléchie par une surface S(m²)

Dl(lx/sr)= illuminance

Ω(sr)= angle solide

 

ÉNERGIE LUMINEUSE SPATIALE REÇUE   

Synonyme : éclairage spécifique

C'est une énergie El (lm-s) reçue dans un angle solide (=  énergie spatiale)

Equation de dimensions  : L2.M.T-2.A-1        Symbole de désignation : S'        Unité : lx-s-m²/sr   qui vaut (pour les couleurs jaune-vert) 1,5.10-3 J/sr

S' = El / Ω

S'(lm-s/sr)= éclairage spécifique

Ell(lm-s)= énergie

Ω(sr)= angle solide

 

PUISSANCE LUMINEUSE REÇUE      

Synonyme: flux lumineux reçu

Equation de dimensions structurelles : L².M.T-3       Symbole de désignation : P 

Unité : lx-m²   qui vaut (pour les couleurs jaune-vert) 1,5.10-3 W 

Autre unité : 1 B.T.U per hour vaut 2,930.10-1 Watt

Pl = El / t       et aussi   dPl = P’.dΩ

avec Erl(lm-s)= quantité de lumière reçue par un corps en un temps t(s)

Pl(lm)= luminosité (flux émis)

P'(cd)= intensité lumineuse reçue

Ω(sr)= angle solide de réception

 

PUISSANCE LUMINEUSE LINÉIQUE REÇUE

(les noms d’usage sont: flux lumineux spectrique -ou flux monochromatique reçus)

Ne pas dire flux "spectral" au lieu de spectrique, car spectral signifie "relatif à tout le spectre", alors qu'ici (spectrique) signifie relatif à une seule longueur d'onde

Cest une puissance (flux) reçue et ramenée à une seule longueur d'onde  λ donnée

Equation de dimensions structurelles : L.M.T-3        Symbole désignation : r*        Unité d'usage: lx-m qui vaut (pour les couleurs jaune-vert) 1,5.10-3 W/m

r* = P / violetrougedλ.F’v

où Pl (lx-m²)= flux lumineux (puissance) reçu

r* (lx-m)= puissance spectrique totale reçue,qui pour 1 seule longueur d’onde visible λ(m)

F’v(nombre,variable de 0 à 1)= coefficient de sensibilité spectrale pour λ

 

PUISSANCE LUMINEUSE SURFACIQUE REÇUE

en pratique, cette grandeur est nommée éclairement

On trouve parfois l'éclairement dénommé "intensité", ce qui est totalement erroné

(l'intensité c'est = éclairement x surface / angle solide)

Equation aux dimensions de l'éclairement : M.T-3       

Symbole  : p*     Unité d'usage: le lux (lx)       

-le lux vaut au maximum (en longueur d’onde verdâtre) 1,464.10-3 Watt / sr

Ancienne unité: le phot(ph) valait 105 lux

Nota :1 lux (ici en réception) équivaut -aux pertes près- au lumen/m² (unité utilisée en émission)

p*x = Pl / S.cosθ       et   p*x = Dl.Ω      et aussi   p*x = W' / t

où p*x(lx)= éclairement ou flux lumineux reçu par une surface S(m²)

Pl(lx-m²)= flux lumineux correspondant (= puissance reçue)

θ(rad)= angle entre rayon et normale de S

Dl(lx-sr)= illuminance (puissance surfacique spatiale reçue)

Ω(sr)= angle solide de la zone de réception des rayons

W'(lx-s)= illumination (énergie surfacique reçue)

t (s)= durée

 

Variation de l'éclairement avec la distance

p*é = P'.cosθ.Ω /

avec p*é(lx)= éclairement reçu

P'(cd)= intensité lumineuse

θ(rad)= angle du rayonnemment avec la normale de la surface éclairée

Ω(sr)= angle solide dans lequel a lieu le transfert de lumière

l(m)= distance entre source et récepteur

Valeurs pratiques d'éclairements reçus (exprimés en lux) fournis par les sources suivantes: 

-depuis un laser(106 à 21)

-depuis le soleil au zénith(7.103 en hiver à 7.104 en été)

-depuis le soleil, par un temps couvert (< 2.000)

-la nuit sans lune, ciel dégagé (10-3)

-en provenance de la pleine lune (1)

-depuis une bougie proche (10)

-depuis une lampe moyenne (150)

Valeurs pratiques d'éclairements reçus (exprimés en lux) et sollicités par les utilisateurs:

-pour une limite de vision colorée (3)

-pour une rue la nuit (20 à 40)

-pour un travail intérieur (100 à 200)

-pour une vision diurne normale (200)

-pour un appartement (150)

- pour une salle de conférences (250)

-pour un bureau (400)

-pour un travail de précision (> 800)

 

PUISSANCE LUMINEUSE SPATIALE REÇUE

(le nom d’usage étant intensité lumineuse reçue)

Equation de dimensions structurelles : L2.M.T-3.A-1          Symbole grandeur : P'        Unité d'usage: lx-m²/sr   qui vaut (pour les couleurs jaune-vert) 1,5.10-3 W/sr

Pl / Ω = P’l      où P’(lx-m²/sr)= intensité lumineuse correspondant à une puissance P en un angle solide Ω (sr)



PUISSANCE LUMINEUSE SURFACIQUE SPATIALE REÇUE

Equation de dimensions structurelles : M.T-3.A-1        Symbole de désignation D         

 Unité d’usage : lx/sr qui vaut qui vaut (pour les couleurs jaune-vert) 1,5.10-3 W/m²-sr

Synonymes : illuminance ou éclairement spatial ou flux lumineux surfacique spatial reçu

C'est un éclairement par angle solide

Les formules sont les mêmes que pour une lumière émise, mais les unités sont différentes, donc :

Dl = P cosθ / S.Ω      ou d²Pl = Dl.dS.dΩ.cosθ  et   Dl = p* / Ω

Pl(lx-m²)= puissance lumineuse (flux ou RAYONNEMENT) reçue d'un angle solide Ω(sr) sur une surface S(m²) sous angle d'incidence θ (rad) et donnant une illuminance Dl (lx/sr)

 

CLARTÉ

C'est le rapport  i*c (sans dimension) entre 2 flux (puissances) lumineux reçus:

i*c = le flux reçu dans l’ensemble (oeil + instrument d’optique lié à l’oeil) / (le flux reçu dans l’oeil seul)

Nota : comme c’est un rapport, on peut identiquement comparer des éclairements (puissances surfaciques reçues), puisqu'ils sont proportionnels aux flux

Il y a variation de clarté dans un appareil optique, car elle dépend des caractéristiques du milieu

i*c = yγ².y τ.(n*o²/ n*i²)

i*c(nombre)= clarté

avec yγ(nombre)= grossissement

y τ(nombre)= facteur de transmission

n*o et n*i(nombres)= indices de réfraction des milieux objet et image

 

EXEMPLE DE RÉCEPTION de LUMIÈRE DEPUIS le SOLEIL

-la puissance surfacique reçue de la part de tous les rayonnements  sur le sol terrestre est de 168 W/m² dont la part due à la lumière (couleurs du spectre) est d'environ 36 % soit 61 W/m²

-la partie de cette puissance reçue par la Terre,concernant la partie  pure lumière (dite flux lumineux reçu) est 61 x surface (5,1.1014 m²) = 3,1.1016 W (ou # 2.1019 lux-m²)

Raappel : il y a 600 lux  donnés par une lumière du jour solaire, correspondant à 1 W/m² ('est à dire un peu moins que le maxi qui est 683)

Rappelons que par temps très ensoleillé, on peut atteindre 100.000 lux mais par temps couvert, on descend à 4.000 lux

-la puissance spatiale reçue  depuis le soleil, concernant la pure lumière (dite intensité lumineuse) est

2,5.1011 W/sr 

-la puissance surfacique spatiale  issue du soleil et reçue par la Terre pour la part concernant la lumière (dite illuminance) est de # 3,6.102 W/m²-sr



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