Photographie/Photométrie/Photomètres

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Généralités[modifier | modifier le wikicode]

Même si ces termes sont souvent mal définis dans les esprits ou sous la plume des journalistes, rappelons qu'il ne faut jamais confondre la photométrie, qui s'intéresse à la perception sensorielle de la lumière, et la radiométrie, qui étudie les aspects énergétiques des rayonnements. La première ne connaît véritablement qu'un seul récepteur, l'œil, la seconde fait appel à d'autres systèmes de mesure tels que les cellules photoélectriques ou les capteurs de lumière.


Un photomètre ne peut être considéré comme un véritable instrument de mesure que s'il fournit des résultats respectant les conditions suivantes :

  • deux flux lumineux égaux à un même troisième sont égaux entre eux,
  • la superposition de deux ou plusieurs flux lumineux donne pour le flux résultant une valeur égale à la somme des valeurs trouvées pour les flux partiels.

L'expèrience prouve qu'il n'en est pas ainsi:il n'y a additivité que si l'on reste dans le même ordre de grandeur de luminance:G=W R=W G+R=2W n'est pas vrai ce qui est vrai c'est que G/2+B/2=W W+W><2W Par contre si l'on veut obtenir le blanc dans le gamut on peut écrire: que ce blanc est le barycentre des 3 primaires affectées du poids de leur luminance relative D=Y/y donc ce blanc serait de luminance 0.17697+0.81240+0.01063=1 ce qui est l'ordre de grandeur de 0.81240


Il existe un très grand nombre de photomètres mais on peut les rattacher, à quelques exceptions près, à l'une ou l'autre des deux familles suivantes :

- les photomètres à identité d'aspect permettent d'observer simultanément deux plages éclairées par deux sources différentes et de faire en sorte, par différents procédés, qu'elles offrent à l'œil des luminances égales. Cette méthode donne de bons résultats si les lumières ont des compositions spectrales identiques ou voisines mais dans le cas contraire les résultats varient de manière incohérente d'un individu à l'autre et d'un jour à l'autre pour un même individu. C'est cette technique qui a été employée pour déterminer l'efficacité lumineuse V1924. On procède à partir de 555nm où V=1 et en procédant par comparaisons successives de lumières voisines décroissantes(ou croissantes) on détermine la valeur V de chaque lumière.


- les photomètres à papillotement font alterner sur une même plage les deux lumières à comparer,une sert d'étalon par exemple lumière blanche de 100 candelas,l'autre lumière est à tester de longueur d'onde donnée. Lorsque l'alternance a lieu à très basse fréquence, la sensation de papillotement est due à la fois à la différence de couleurs et à la différence de luminances. À partir d'une certaine fréquence d'alternance(10 à 20Hz), les couleurs se fondent mais la sensation de papillotement due à la différence de luminance persiste. En faisant varier l'intensité de la lumière test, on atteint une valeur 1 pour laquelle tout papillotement disparaît,puis ensuite le papillotement réapparait pour une valeur 2:C'est la moyenne de 1 et 2 qui sert à déterminer la valeur de l'efficacité lumineuse V.


Le photomètre à papillotement doit être considéré comme le seul appareil satisfaisant pour la photométrie hétérochrome, à deux réserves près :

- Phénomène de Purkinje : la sensibilité maximale de l'œil se déplace vers les courtes longueurs d'onde en faible lumière, ce phénomène disparaissant pour des éclairements supérieurs à 10 lux.

- Phénomène de Macé de l'Épinay et Nicati (1883) : la répartition non uniforme des cellules visuelles fait varier la sensibilité de la rétine aux di­verses radiations selon le diamètre de la tache observée. Il devient négligeable si l'angle du champ visuel est inférieur à 2°.


Une diminution de l'éclairement ou une augmentation du champ augmen­tent la sensibilité au bleu. Pratiquement on devra donc respecter les conditions indiquées, c'est-à-dire :

Éclairement > 10 lux, champ visuel < 2°

2.0.93.197 2 janvier 2013 à 20:50 (CET)

Photomètres à identité d'aspect[modifier | modifier le wikicode]

Photometre Bouguer-Foucault.png
Photomètre de Bouguer-Foucault

Les deux sources, séparées par la cloison opaque AB, éclairent les deux moitiés de l'écran translucide CD ; la cloison AB est mobile et on règle sa position de façon que les deux plages éclairées soient exactement juxtaposées. L'œil de l'observateur est placé à l'extrémité du cône E, dans le prolongement de la cloison AB ; les deux sources envoient leurs rayons sur l'écran sous la même incidence. On donne le même aspect aux deux moitiés de l'écran CD en éloignant ou rapprochant de l'écran l'une des sources.

Photometre Rumford.png
Rumfords Photometer.jpg
Photomètre de Rumford

Il se compose d'un écran en verre dépoli E, sur lequel les deux sources produisent deux ombres d'une tige opaque A ; l'ombre a1 est éclairée uniquement par la source S1, l'ombre a2 par la source S2 ; on rend les deux ombres identiques. On peut toujours placer les sources de façon que les ombres a1 et a2 soient juxtaposées.

Photomètre Bunsen.png
Photomètre de Bunsen

Les deux sources S1 et S2 éclairent les deux faces d'une feuille de papier AB, qui porte une tache faite avec un corps gras ; l'œil, placé en O, voit simultanément les deux miroirs m1 et m2. On s'arrange pour que la tache présente, des deux côtés, le même contraste avec le reste de l'écran, c'est-à-dire ressorte de la même façon sur le fond formé par le reste de l'écran. L'éclairement est alors le même sur les deux faces. Le photomètre de Bunsen utilisé de cette façon est le type des appareils qu'on appelle photomètres à contraste.

Photomètre Lummer-Brodhun.png
Photomètre de Lummer-Brodhun

Les deux sources éclairent les deux faces d'un écran E ; la lumière diffusée par les deux faces de cet écran est réfléchie par les miroirs m1 et m2 et tombe sur un système de deux prismes de verre A et B. Ces deux prismes sont rectangulaires : le prisme A a sa face hypothénuse courbe mais présentant une partie plane bien polie par laquelle les deux prismes sont collés, à l'aide d'un peu de baume ayant le même indice qu'eux. La petite surface de contact laisse passer la lumière qui vient du miroir m1 et ne réfléchit rien de celle qui vient de m2 ; dans le reste du champ, on reçoit la lumière qui vient de m2 et qui a subi la réflexion totale sur l'hypoténuse du prisme B. On vise la face hypoténuse du prisme B à l'aide d'une loupe L et on établit l'égalité d'aspect de la plage centrale avec celle qui l'entoure. Comme la symétrie peut n'être pas parfaite, on fait deux expériences, en faisant tourner tout l'appareil de 180° autour d'un axe normal à la droite qui joint les deux sources (ce qui est plus rapide que de substituer les sources l'une à l'autre) ; on prend comme mesure la moyenne des résultats obtenus.

Photomètres à papillotement[modifier | modifier le wikicode]

Photomètre Rood.png
Photomètre de Rood

Les deux sources éclairent les deux faces d'un prisme de plâtre P ; devant le prisme se trouve une lentille cylindrique divergente L qu'un moteur électrique fait osciller de droite à gauche, à raison d'une quinzaine d'oscillations par seconde ; l'observateur, dont la position de l'œil est fixée par l'œilleton O, aperçoit alternativement les deux faces du prisme P. On fait varier l'éclairement de l'une de ces deux faces jusqu'à ce que la sensation de papillotement disparaisse.

Photomètre à secteurs.jpg
Photomètre à secteurs

On peut encore faire tourner avec une vitesse réglable, autour de son axe A, un disque D présentant des secteurs pleins et des secteurs évidés ; les pleins sont éclairés par l'une des sources, tandis que les vides laissent voir un écran fixe E éclairé par l'autre source. L'œil, placé en O, éprouve une impression de papillotement tant que les éclats du disque et de l'écran E ne sont pas égaux.

Photomètre Simmance-Abbady.png
Photomètre Simmance-Abbady

Il se compose d'un disque épais, fait d'une substance blanche, que la figure représente projeté sur deux plans rectangulaires passant par l'axe de rotation A ; les deux bases du disque sont planes, la surface latérale est composée de deux surfaces coniques se coupant suivant une courbe plane dont le plan est incliné sur l'axe de rotation ; les deux cônes correspondants auraient leurs sommets en C et C'. Les sources lumineuses sont placées de part et d'autre du disque, sur l'axe, à des distances grandes par rapport à son épaisseur. Quand le disque tourne et qu'on le regarde par la tranche, on voit alternativement l'une des surfaces coniques, éclairée par l'une des sources, et l'autre surface conique, éclairée par l'autre source, d'où l'impression de papillotement tant que les éclairements ne sont pas égaux.

Photomètre d'Ives.png
Photomètre d'Ives

Pour éviter les lignes plus ou moins nettes qui séparent les deux surfaces éclairées par les sources et produisent un papillotement mécanique pouvant être une cause d'erreur, Ives a réalisé un appareil dans lequel la transition du champ éclairé par une source au champ éclairé par l'autre se fait d'une façon insensible : les deux surfaces A et B, éclairées par les deux sources, sont vues par l'œil, placé en O, à travers un prisme biréfringent P et un nicol tournant N ; les dimensions de l'appareil sont telles que l'image polarisée horizontalement que le prisme P donne de la surface A, se superpose exactement avec l'image polarisée verticalement que le même prisme P donne de la surface B. Dans ces conditions, le nicol, en tournant, éteint alternativement et progressivement une image après l'autre. Il n'y a plus aucun bord de séparation passant dans le champ.


Photométrie