PHOTOMÉTRIE

Carte mentale

Élargissez votre recherche dans Universalis

Techniques de la photométrie visuelle

Méthodes de gradation de la lumière

On ne peut effectuer avec précision des mesures photométriques visuelles, même homochromes (le cas des mesures hétérochromes est examiné dans le chapitre suivant), que lorsqu'elles portent sur la comparaison de deux luminances « vues » simultanément. Et même dans ce cas, alors que l'égalité de deux luminances peut être sensiblement appréciée, il est impossible d'évaluer quantitativement le rapport entre deux luminances différentes. On est par suite amené à utiliser deux plages photométriques constituées par deux écrans identiques généralement juxtaposés, éclairés et observés sous des angles égaux pour que les luminances soient directement reliées aux éclairements. Lorsqu'elles sont égales, on dit qu'il y a « équilibre photométrique ». Si deux éclairements sont à comparer, il faut pouvoir rendre l'un d'entre eux égal au second, en le réduisant (ou en l'augmentant) dans un rapport connu. On dispose, à cet effet, de modes de gradation de la lumière dont on va indiquer les plus usuels.

Le procédé le plus simple consiste à agir sur la distance x séparant la plage considérée de la source lumineuse : dans ce cas, E est inversement proportionnel au carré de la distance si l'angle d'incidence des rayons est constant. Mais cette méthode n'est valable que si la valeur de x est environ cent fois plus grande que le diamètre de la source (source ponctuelle). Cette condition nécessite souvent des dispositifs encombrants, d'où l'emploi fréquent d'autres modes de gradation qui sont, au besoin, étalonnés par comparaison avec cette « loi des distances ».

À l'aide d'un diaphragme, on peut jouer sur la surface d'une source ayant une même luminance en tous ses points (ou sur sa longueur, si elle est filiforme). Cette méthode simple et pratique est malheureusement peu précise.

On peut encore placer, comme l'indique la figure 4, sur le trajet des rayons dont on veut réduire l'effet lumineux, un disque de Talbot, à secteurs alternativement opaques et évidés ; on le met en rotation à une vitesse suffisante pour utiliser la persistance des impressions lumineuses. L'expérience montre que l'éclairement de la plage photométrique, qui paraît alors constant, est réduit dans le rapport α/2π, α (radians) étant l'angle au centre total des secteurs évidés.

Disque de Talbot

Dessin : Disque de Talbot

Disque de Talbot 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

Afficher

On utilise parfois la loi de Malus (cf. lumière), d'après laquelle le flux lumineux varie comme le carré du cosinus de l'angle que font entre elles les directions des vibrations transmises par un polariseur et un analyseur placés l'un derrière l'autre sur le trajet des rayons. Mais il est essentiel, si c'est le polariseur que l'on fait tourner pour effectuer le réglage, d'utiliser une lumière qui n'a pas été polarisée auparavant ; si l'on agit sur l'analyseur, il faut que la lumière ne puisse pas, après l'avoir traversé, être transmise ou réfléchie par d'autres corps d'une façon variable selon sa polarisation.

On peut aussi réduire un flux lumineux par interposition d'un filtre absorbant, formé soit d'une lame à faces parallèles, soit d'une association de deux coins d'angle aigu (fig. 5), mobiles l'un par rapport à l'autre de façon que l'on puisse régler l'épaisseur traversée. La transmission obtenue dépend, en général, de la longueur d'onde, même si ces filtres sont dits neutres (non sélectifs) ; aussi doivent-ils être étalonnés pour les lumières auxquelles on les destine.

Filtre adsorbant

Dessin : Filtre adsorbant

Filtre absorbant d'épaisseur réglable. Le coin K est mobile. 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

Afficher

En recommençant plusieurs fois une mesure photométrique, on constate une certaine dispersion des résultats. Dans les cas les plus favorables (déterminations homochromes, moyenne de cinq valeurs au moins trouvées par un observateur exercé), l'incertitude relative ne tombe pas au-dessous de quelques millièmes ; elle est souvent très supérieure.

Réalisation des plages

On constate que l'incertitude des mesures est d'autant plus réduite que les plages photométriques sur lesquelles sont reçues les lumières à comparer sont plus étroitement juxtaposées. Dans le dispositif de Ritchie, par exemple, ces plages sont les faces P et P′ d'un prisme de plâtre à arête très fine A, éclairées et observées comme l'indique la figure 6.

Photomètre de Ritchie

Dessin : Photomètre de Ritchie

Photomètre de Ritchie. 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

Afficher

Le cube de Lummer et Brodhun, d'emploi fréquent, est formé de deux prismes transparents rectangles isocèles (fig. 7), accolés par leurs faces hypoténuses, dont une région P assure, comme à travers une lame à faces parallèles, la transmission d'une des lumières (c'est l'une des plages), alors qu'il y a réflexion sur la région P′ du premier prisme, qui est métallisée ou bien séparée de l'autre prisme par une mince couche d'air. Des lames blanches L et L′, diffusant par transmission (parfois par réflexion) la lumière des sources S et S′ à comparer, sont observées à travers cet ensemble. P et P′ sont rectangulaires, ou constitués par deux demi-cercles juxtaposés, ou sont formés par un petit cercle entouré d'un anneau. La ligne qui les sépare peut être rendue extrêmement fine, et disparaître au moment où leurs luminances sont égales.

Cube de Lummer et Brodhun

Dessin : Cube de Lummer et Brodhun

Cube de Lummer et Brodhun. 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

Afficher

Dans le photomètre de Bunsen (fig. 8), un écran translucide, qui peut être en papier blanc, comporte une région centrale P1 (une tache d'huile, par exemple), dont les facteurs de transmission et de réflexion sont différents de ceux du pourtour P2. Les lumières étudiées sont dirigées perpendiculairement à cet écran. Les deux faces sont observées à l'aide de miroirs M et M′, l'œil Œ étant placé dans le plan de symétrie de l'appareil. L'équilibre correspond à la fois à une égale luminance des images de P1 et de P2 et à un égal contraste de chaque image de P1 par rapport à celle de P2 qui l'entoure.

Photomètre de Bunsen

Dessin : Photomètre de Bunsen

Photomètre de Bunsen. 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

Afficher

Citons également les cubes de Lummer à contrastes, combinant les avantages du dispositif précédent et ceux d'une très bonne juxtaposition des plages à confronter.

Mesure des intensités

On utilise un banc photométrique (fig. 9) pour comparer deux intensités lumineuses I et I′ provenant de deux sources S et S′.

Banc photométrique

Dessin : Banc photométrique

Schéma d'un banc photométrique. 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

Afficher

Cet appareil est constitué de deux rails parallèles sur lesquels peuvent se mouvoir, sur quelques mètres, les sources à étudier et/ou la « tête » portant les plages photométriques. Dans le cas du schéma, l'œil Œ observe, à travers un cube de Lummer K, les deux faces P et P′ d'un écran diffusant, par réflexion sur deux miroirs M et M′. On fait varier les distances x et x′ séparant S et S′ de l'écran, ou l'une d'entre elles ; quand les luminances paraissent égales, on a I′/I = x2/x2. Si I′ est très supérieur à I, on interpose entre S′ et P′ un disque de Talbot ou une lame absorbante de transmission connue.

Pour l'étude de sources de lumière peu intenses, on se sert parfois de photomètres sans écran diffusant, les sources S et S′ étant placées respectivement aux foyers objets de deux lentilles L et L′ (fig. 10) de longueurs focales f et ′ ; l'œil Œ se trouvant au foyer image de l'oculaire Oc regarde la face hypoténuse du cube K. Pourvu que les images de S et S′ soient superposées et à l'intérieur de la pupille, on a I′/I = 2/2 lorsque l'équilibre photométrique est atteint, ce qui ne peut [...]

Photomètre sans écran diffusant

Dessin : Photomètre sans écran diffusant

Schéma d'un photomètre sans écran diffusant. 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

Afficher

1  2  3  4  5
pour nos abonnés,
l’article se compose de 13 pages

Médias de l’article

Valeurs de l'éclairement

Valeurs de l'éclairement
Crédits : Encyclopædia Universalis France

tableau

Émittance d'une source en un point O

Émittance d'une source en un point O
Crédits : Encyclopædia Universalis France

dessin

Intensité d'une source ponctuelle

Intensité d'une source ponctuelle
Crédits : Encyclopædia Universalis France

graphique

Luminance d'un élément de source

Luminance d'un élément de source
Crédits : Encyclopædia Universalis France

graphique

Afficher les 21 médias de l'article


Écrit par :

  • : professeur à l'université de Paris-XI, Orsay, directeur des études à l'École supérieure d'optique, Orsay
  • : directeur honoraire de l'Institut d'optique théorique et appliquée de Paris, professeur honoraire au Conservatoire national des arts et métiers

Classification

Autres références

«  PHOTOMÉTRIE  » est également traité dans :

BOUGUER PIERRE (1698-1758)

  • Écrit par 
  • Universalis
  •  • 421 mots

Géophysicien français né le 16 février 1698 au Croisic, mort le 15 août 1758 à Paris, fondateur de la photométrie (mesure de l'intensité lumineuse). Enfant prodige, Pierre Bouguer apprend avec son père, Jean Bouguer, l'hydrographie et les mathématiques. À la mort de ce dernier, il n'a que quinze ans, mais le remplace comme professeur à l'Académie royale d'hydrographie. Pendant les années 1720, il […] Lire la suite

FOUCAULT LÉON (1819-1868)

  • Écrit par 
  • Cyril VERDET
  •  • 988 mots
  •  • 1 média

Dans le chapitre « Ses travaux en optique »  : […] Après des études au collège Stanislas à Paris, l’obtention d’un baccalauréat ès lettres en 1837 puis d’un autre ès sciences physiques deux ans plus tard, Jean Bernard Léon Foucault, né le 18 septembre 1819 à Paris, s’oriente vers des études de médecine. Il assiste avec intérêt aux expériences du médecin Alfred Donné (1801-1878), qui lui propose de l’aider dans la préparation de ses démonstrations […] Lire la suite

GAIA MISSION

  • Écrit par 
  • François MIGNARD
  •  • 2 654 mots
  •  • 2 médias

Dans le chapitre « Comment repérer les étoiles sur la sphère céleste ? »  : […] La direction d’un objet dans le ciel à un instant donné est déterminée par deux angles équivalents à la longitude et à la latitude sur la Terre. Cela fixe sa position sur la sphère céleste (deux dimensions), sans indiquer si cet astre est proche (une planète du Système solaire par exemple), relativement éloigné (une étoile de notre Galaxie) ou très éloigné (un quasar situé à plusieurs milliards d […] Lire la suite

PHOTOGRAPHIE - Sensitométrie

  • Écrit par 
  • Bernard LEBLANC
  •  • 8 500 mots
  •  • 4 médias

Dans le chapitre « Aspect quantitatif »  : […] Pour les besoins usuels de la photographie, les unités photométriques visuelles sont utilisées (cf. photométrie ). Les sources lumineuses sont donc caractérisées par leur intensité I , exprimée en candelas (cd), et leur luminance L, qui représente l'intensité de la source par unité de surface et qui est exprimée en candelas par mètre carré (cd/m 2 ). L'éclairement E correspond à l'intensité de l' […] Lire la suite

PHOTOGRAPHIE - Appareils photographiques argentiques

  • Écrit par 
  • Maxime CHAMPION
  •  • 7 715 mots
  •  • 12 médias

Dans le chapitre « Modes de fonctionnement »  : […] En mode manuel, il suffit d'avoir des abaques pour déterminer la bonne exposition ou de calculer cette exposition en fonction du NG . Le posemètre/flashmètre permet de faire des mesures plus précises avec des éclairages compliqués. Le principe de fonctionnement est le même qu'en lumière ambiante (cf. Mesure de la lumière). Lorsque le flash possède une cellule photoélectrique, il fonctionne en auto […] Lire la suite

SCHWARZSCHILD KARL (1873-1916)

  • Écrit par 
  • Georges KAYAS
  •  • 320 mots

Astronome allemand, né à Francfort-sur-le-Main, K. Schwarzschild se distingue, à l'âge de seize ans, par un article sur la théorie des orbes célestes et il fait ses études à Munich auprès de Hugo von Seeliger. En 1901, il est professeur et directeur de l'observatoire de Göttingen, poste qu'il quitte en 1909 pour prendre la direction de l'observatoire d'astrophysique de Potsdam. Schwarzschild est l […] Lire la suite

SPECTROPHOTOMÉTRIE OPTIQUE

  • Écrit par 
  • Dora GRAND
  •  • 5 234 mots
  •  • 11 médias

Spectrophotométrie veut dire « mesure des photons en fonction du spectre ». En physique, les notions de photon – ou grain de lumière – et de spectre sont en effet liées à la nature corpusculaire de toute onde électromagnétique et à la décomposition de la lumière blanche par un milieu dispersif. Cet article concerne les techniques de spectrophotométrie optique, en lumière non polarisée (cf.  optiqu […] Lire la suite

VISION - Optique oculaire et optométrie

  • Écrit par 
  • Pierre DENIEUL, 
  • Pierre FLEURY, 
  • Françoise VIÉNOT
  •  • 8 851 mots
  •  • 20 médias

Dans le chapitre « Performances visuelles »  : […] Les indications de ce deuxième chapitre se rapportent, en général, à un « œil normal moyen », les amétropies étant si besoin bien corrigées. Pour la définition des grandeurs (éclairement, luminance, contraste) et des unités (lux, nit), on se reportera à l'article photométrie . […] Lire la suite

Voir aussi

Pour citer l’article

Michel CAGNET, Pierre FLEURY, « PHOTOMÉTRIE », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 02 décembre 2021. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/photometrie/