Photométrie

[seba]

Suite à une discussion sur l'éclairage, je me suis rendu compte que je ne connaissais pas grand-chose à la photométrie, les concepts sont pour moi plutôt vagues.
J'ouvre ce fil pour essayer d'y voir clair (c'est de circonstance), comme bien souvent c'est en cherchant qu'on arrive parfois à comprendre.
Voici pour commencer un tableau des quantités et unités utilisées en photométrie, avec le pendant en radiométrie.

[Franciscus Corvinus]

"Flux energétique" n'est pas parlant pour moi, surtout que j'ai tendance associer les flux a une mesure de surface (flux d'eau = vollume d'eau qui passe dans une section en 1s; flux électrique, etc..). "Puissance" est beaucoup plus clair, et invariablement associée aux Watts.

[seba]

"Flux energétique" n'est pas parlant pour moi, surtout que j'ai tendance associer les flux a une mesure de surface (flux d'eau = vollume d'eau qui passe dans une section en 1s; flux électrique, etc..). "Puissance" est beaucoup plus clair, et invariablement associée aux Watts.

C'est l'appellation exacte.
C'est la puissance qui traverse une surface.

[Franciscus Corvinus]

Je crois qu'il faut expliquer que la différence entre Watts et Lumens est que les Lumens sont des Watts pondérés par la sensibilité spectrale de l'oeil, comme on a la différence entre dB et dBA pour le son.

Donc 1W émis dans le jaune, le bleu ou l'infra-rouge n'aura pas la meme valeur en lumen.

[Franciscus Corvinus]

C'est l'appellation exacte.
C'est la puissance qui traverse une surface.

A quoi fais-tu référence? Watt n'est pas une puissance qui traverse une surface. C'est une puissance tout court. Flux évoque plus "quelque chose" qui traverse une surface, et c'est souvent, mais pas toujours, une puissance.

[seba]

A quoi fais-tu référence? Watt n'est pas une puissance qui traverse une surface. C'est une puissance tout court. Flux évoque plus "quelque chose" qui traverse une surface, et c'est souvent, mais pas toujours, une puissance.

Justement.
Le flux énergétique est une puissance qui traverse une surface donnée.

[seba]

Au départ ma référence c'est le bouquin de Luc Dettwiller "Les instruments d'optique".
Mais voici une définition dans Wikipédia :

En radiométrie, le flux énergétique ou la puissance rayonnée est la mesure de la puissance totale d'un rayonnement électromagnétique (y compris l'infrarouge, l'ultraviolet et le visible) émise par une source ou reçue par une surface particulière, ou simplement transitant en un point de l'espace.

[seba]

Par exemple au niveau de la Terre, l'irradiance du soleil est d'environ 1360 W/m² (hors absorption atmosphérique).
Le flux énergétique pour 1m² est donc de 1360 W
Le flux énergétique pour 10m² est de 13600 W
Et le flux énergétique total est d'environ 3,8x10^26 W (le soleil rayonne uniformément dans toutes les directions)

En photométrie :
L'éclairement est d'environ 100 000 lumen/m² ou 100 000 lux
Le flux pour 1m² est de 100 000 lumen
Le flux pour 10m² est de 1 000 000 lumen
Le flux total est de 2,83x10^28 lumen

[ChatOuille]

comme on a la différence entre dB et dBA pour le son.

Juste une petite précision : dB tout court ce n'est pas une unité, mais un rapport logarithmique. Lorsqu'on ajoute une lettre  il y a bien une unité de référence comme dans le cas de dBA (acoustique). Souvent on parle uniquement de dB lorsqu'on parle de bruit, mais en fait il s'agit de dBA. Si on parle du gain d'un ampli ou d'une antenne, il s'agit bien de dB car c'est le rapport entrée/sortie (logarithmique bien entendu).

[Jean-Claude]

Si dB n'est pas une unité, il désigne bien une quantité définie quand la référence est normée comme pour le bruit.

Le A de dBA désigne avant tout une pondération du bruit mesuré (à côté des conditions de mesure) pour correspondre à peu près à l'oreille humaine.

Le Watt est une unité de puissance universelle qui concerne absolument tout ce qui existe (mécanique, électricité, chimie, biologie, etc....), pas seulement le rayonnement, après on peut inventer des désignations plus ou moins poétiques 

[seba]

Le Watt est une unité de puissance universelle qui concerne absolument tout ce qui existe (mécanique, électricité, chimie, biologie, etc....), pas seulement le rayonnement, après on peut inventer des désignations plus ou moins poétiques  

J'ai l'impression que tu t'y connais à peu près autant en radiométrie qu'en phases lunaires.

[dioptre]

Quelques idées à piocher dans les différentes rubriques :

http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/ligcon.html#c1

[Jean-Claude]

 Je ne savais effectivement pas que le Watt était exclusivement une unité de radiométrie.

Ah oui, je comprends quand une voiture fait 100kW cela doit concerner le poste radio, n'est ce pas

[seba]

Je ne savais effectivement pas que le Watt était exclusivement une unité de radiométrie.

Ah oui, je comprends quand une voiture fait 100kW cela doit concerner le poste radio, n'est ce pas

Qui a dit ça ?
Si c'est pour des remarques débiles de ce calibre, tu peux t'abstenir.

[seba]

Quelques idées à piocher dans les différentes rubriques :

http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/ligcon.html#c1

Merci, je vais potasser ça.

[jlb3]

Juste une petite précision : dB tout court ce n'est pas une unité, mais un rapport logarithmique. Lorsqu'on ajoute une lettre  il y a bien une unité de référence comme dans le cas de dBA (acoustique). Souvent on parle uniquement de dB lorsqu'on parle de bruit, mais en fait il s'agit de dBA. Si on parle du gain d'un ampli ou d'une antenne, il s'agit bien de dB car c'est le rapport entrée/sortie (logarithmique bien entendu).

Euh, je dois ajouter une petite précision à ta précision : le "A" de dBA ne veut pas dire "acoustique" et ne désigne pas le niveau de référence mais la pondération utilisée, sur ce coup Franciscus et Jean-Claude ont raison. La pondération A modélise la réponse de l'oreille pour des niveaux faibles de l'ordre de 40dB, la pondération C aux niveaux élevés de l'ordre de 90 dB. Il y a encore d'autres lettres correspondant à d'autres pondérations, B (niveaux moyens), Z (= pas de pondération), K (utilisée dans l'évolution moderne du vumètre), etc.

En acoustique le niveau de référence est toujours le même (20 µPa, qui correspond au seuil de perception), donc pas besoin de le préciser, et donc on n'ajoute pas de lettre pour çà.

Attention à la différence entre les dB en intensité (acoustiques ou tension électrique), et les dB en puissance utilisés en HF (y compris le gain des antennes) : dans le premier cas on exprime des rapports d'intensité et G(dB) = 20.log(G), un gain de 2 sur un ampli  de tension correspond à +6dB. Dans le second cas, G(dB) = 10.log(G), et un gain de 2 sur un ampli HF (ou une antenne) c'est +3dB. C'est une question piège classique pour les étudiants de première année

[tenmangu81]

Le Watt est une unité de puissance, point barre. Si on dit que le soleil rayonne 1360 W pour 1 mètre carré, ça devient un flux, ici (premier post) appelé irradiance (1360 W/m2).
Le soleil rayonne dans toutes les directions de l'espace autour de lui, c'est à dire 4 pi stéradians.
Il faut, me semble t'il, se référer à des informations fiables et basées sur les unités et dénominations du Système International, le seul en vigueur depuis plusieurs...... lustres.

[seba]

Vous savez ces unités je ne les ai pas inventées.
Des gens intelligents ont déjà réfléchi à tout ça.
En radiométrie, un flux est une puissance traversant une surface donnée. Donc le flux est en Watt.
En photométrie, les grandeurs analogues ont des noms différents car elles correspondent aux impressions visuelles (il y a des notions d'observateur moyen, etc. je n'ai pas cherché à en savoir plus, pour la pratique photo ce n'est pas très important, on peut retenir que les cellules des posemètres, si leur sensibilité spectrale est identique à celle de l'œil,  mesurent ces grandeurs).
Le but de ce fil c'est de rappeler (en premier lieu pour moi) quels sont les concepts et aussi de rajouter (je le ferai plus tard) quelques formules qui peuvent être utiles en photographie.

[seba]

Si j'ai fait le parallèle radiométrie/photométrie, c'est parce que les watt ça me parle et du coup l'analogie me semble utile.

[seba]

J'ai juste mis les unités en Watt.s/m² pour l'exposition énergétique.

[ChatOuille]

Euh, je dois ajouter une petite précision à ta précision...

Merci pour tes précisions car c'est tout à fait juste. Je ne suis pas expert en acoustique, j'ai voulu seulement faire remarquer que dB ce n'est pas une unité en soi, mais un rapport et que pour obtenir une unité il faut une référence.

Très pertinente ta remarque sur le gain en tension et en puissance. Merci. 

[Opticien]

..................Il faut, me semble t'il, se référer à des informations fiables et basées sur les unités et dénominations du Système International, le seul en vigueur depuis plusieurs...... lustres.

exact. J'en ai vu des erreurs dans le domaine professionnel par manque d'homogénéité des unités dans des équations, allant jusqu'au mélange d'unités anciennes avec celles du SI (Système International). Il faut dire que j'ai vu aussi bcp d'exemples ou le passage d'unités photométriques vers des évaluations de puissances, de pertes énergétiques / des systèmes physiques ou industriels, ne se faisaient qu'assez difficilement par des ingénieurs pourtant compétents. Il y a parfois aussi des erreurs dans les documents traitant de ces sujets; il faut être très prudent dès que l'on est appelé à travailler sur ces sujets - A noter que lorsque j'étais plus jeune, il m'arrivait encore de tomber sur des documents dans lesquels on trouvait encore l'unité 'erg' et je me souviens de mon père me parlant de l'éclairage de lampes exprimé en 'bougies' !!!

[seba]

Il est normal de trouver d'autres unités que celles du SI actuel, tout ça a évolué.
En outre selon le domaine étudié, en pratique on utilise d'autres unités. En astronomie par exemple, on utilise des unités comme la magnitude, le Jansky, etc.
On trouve encore assez couramment d'anciennes unités comme la bougie, le nit, le phot, et bien sûr les unités anglo-saxonnes comme le foot-candle, le foot-lambert...
Et dans d'autres domaines on emploie encore des unités en principe proscrites comme l'Angström, le Torr, et bien d'autres pourtant d'usage courant.
Mais si on a des bouquins un peu anciens, ces unités sont utiles à connaître.

[Franciscus Corvinus]

Deux petits commentaires:
- La notation xxx/sr⋅m² est ambigue. Le system SI n'utilise pas de fraction mais des puissances négatives. Tu peux faire ca ou mettre des parentheses
- Si l'irradiance et l'exitance ont la meme unité, représentent-ils la meme chose?

[seba]

Deux petits commentaires:
- La notation xxx/sr⋅m² est ambigue. Le system SI n'utilise pas de fraction mais des puissances négatives. Tu peux faire ca ou mettre des parentheses
- Si l'irradiance et l'exitance ont la meme unité, représentent-ils la meme chose?

Oui pour la notation, je crois que je vais mettre des parenthèses.
L'irradiance et l'exitance ont la même unité mais l'irradiance est le flux reçu par unité de surface et l'exitance est le flux émis par unité de surface.
Idem pour l'éclairement et l'exitance, mais en photométrie l'éclairement reçoit le nom de lux (alors que pour l'exitance en prinicpe non).