RéCEPTION de LUMIèRE

-réception de lumière

La réception de lumière sur un corps est traitée à travers diverses notions énergétiques, mais elles ont hérité de noms très spécifiques

L'ÉNERGIE LUMINEUSE REÇUE  est nommée éclairage

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

Unité d'usage : lux-seconde-m² (lx-s-m² valant 0,001464 Joule) 

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

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

Péquivaut (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 (4p sr seulement quand c’est l’espace entier et si le système d'unités a le stéradian comme unité d’angle)

D(nt)= illuminance

S(m²)= surface de réception

 

L'ÉNERGIE LUMINEUSE SURFACIQUE REÇUE est nommée également 

illumination ou durée d'éclairement, ou quantité d'éclairement

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

Unité d'usage : lx-s valant 0,001464 J/m²

W'= 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

 

L'ÉNERGIE LUMINEUSE SPATIALE REÇUE   est nommée éclairage spécifique. 

C'est une énergie Ereçue dans un angle solide (énergie spatiale)

Equation de dimensions  :L2.M.T-2.A-1        Symbole : S'        Unité :lx-s-m²/sr

S' = EΩ

S'(lm-s/sr)= éclairage spécifique

Ell(lm-s)= énergie

Ω(sr)= angle solide

 

La PUISSANCE LUMINEUSE REÇUE   est nommée flux lumineux reçu

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

Unité : lx-m²  valant 0,001464 W.  Autre unité : 1 B.T.U per hour vaut 2,930.10-1 W.

P= E/ t       et aussi   dP= 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

 

La PUISSANCE LUMINEUSE LINÉIQUE REÇUE est nommée 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 reçue et ramenée à une seule longueur d'onde  l donnée

Equation de dimensions L.M.T-3     Symbole : r*        Unité d'usage: lx-m valant 0,001464 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

 

La PUISSANCE LUMINEUSE SURFACIQUE REÇUE 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)     qui vaut 1,464.10-3 Watt / m²

Ancienne unité: le phot(ph) valait 10lux

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

 

Formules usuelles p*= P/ S.cosθ     et   p*= Dl.Ω      et aussi   p*= 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'éclairement reçu (exprimés en lux)

-originaire d'un laser(106 à 21)

-originaire du soleil au zénith(7.103 en hiver à 7.104 en été)

- originaire du soleil, par un temps couvert (< 2.000)

- originaire d'une nuit sans lune, ciel dégagé (10-3)

-en provenance de la pleine lune (1)

-originaire d'une bougie proche (10)

-originaires d'une lampe moyenne (150)

 

-valeurs pratiques d'éclairement sollicités par les utilisateurs (exprimés en lux)

-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 une vie en appartement (150)

- pour une salle de conférences (250)

-pour un bureau (400)

-pour un travail de précision (> 800)

 

La PUISSANCE LUMINEUSE SPATIALE REÇUE est nommée

intensité lumineuse reçue

Equation de dimensions structurelles: L2.M.T-3.A-1          Symbole grandeur : P'       

Unité d'usage: lx-m²/sr valant  0,001464 W/sr

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

 

La PUISSANCE LUMINEUSE SURFACIQUE SPATIALE REÇUE

est nommée illuminance ou éclairement spatial

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

 Unité d’usage : lx/sr qui vaut (1/683) W/m²-sr

C'est un éclairement par angle solide

Les formules sont les mêmes que pour une lumière émise, mais les unités sont différentes, donc : D= P cosθ / S.Ω      ou d²P= Dl.dS.dΩ.cosθ  et   D= 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 D(lx/sr)

 

CLARTÉ

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

i*= 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, en fonction 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 reçue par la Terre, au niveau du sol(dite flux reçu) est 1,7.1022 W (ou ~ 1025 lux-m²)

-la puissance surfacique globale reçue sur le sol terrestre est en moyenne de 168 W/m² dont la part due à la lumière (couleurs du spectre) est d'environ 36 % soit 60 W/m²

Traduit en unités psychophysiques, celà donne : 60 x 600 = 36.000 lux en moyenne (600 est le nombre de lux donnés par une lumière solaire de 1 W/m², c'est à dire un peu moins que le maxi de 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 part purement lumière (dite intensité lumineuse) est 2.1011 W/sr ou 1,2.1014 lx-m²/sr

 

-la puissance surfacique spatiale  issue du soleil et reçue par la Terre pour la part concernant la lumière (dite illuminance) est de ~ 3,6.10W/m²-sr

   Copyright Formules-physique ©