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PHOTOMÉTRIE
Réalisé par
Groupe 6
PLAN
I) la photométrie
II) Introduction
III) Complément mathématique
IV) Les grandeurs et unités de photométrie
V) Les caractéristiques des sources d’éclairage
VI) Techniques de mesure photométrie
VII)Application de la photométrie
VIII)Exercices
Photométrie
DÉFINITION
La photométrie est une branche de la physique qui étudie la
mesure de la lumière visible ou de la radiation
électromagnétique dans le domaine du spectre optique. Elle se
concentre sur la quantification des propriétés de la lumière,
telles que son intensité, sa couleur et sa distribution spatiale.
La photométrie permet de mesurer la luminosité d’une source
lumineuse
II) INTRODUCTION
1/ Sources et récepteurs de lumière
• Une source lumineuse
Exemples :
Le Soleil (énergie nucléaire énergie lumineuse)
Lampes à incandescence énergie électrique énergie lumineuse)
Lampes à décharge (type néon énergie chimique énergie lumineuse)
• Un récepteur de lumière
Exemples :
L’œil transforme l’énergie lumineuse en énergie électrique nerf optique cerveau
2/Longueur d’onde - Spectre lumineux
3/Lumière
La lumière correspond à un déplacement d’énergie sans transport de
matière. C’est une onde dite électromagnétique
III) Complément mathématique
1/Rappel : le radian unité d’angle
Unité : radian, symbole rad
• Si on prend tout le
cercle : alpha =
2/ Angle solide
C’est la mesure de la portion d’espace limitée par une surface
conique de sommet O. On le note Ω et il s’exprime en
stéradian (sr).
S est l’aire de la calotte découpée par le cône sur une sphère de rayon r.
IV ) Les grandeurs et unités de photométrie
1/ Le flux lumineux
Le flux lumineux est la quantité d’énergie émise sous forme de rayonnement visible
dans toutes les directions de l’espace.
On le note φ
Le flux lumineux s’exprime en lumen ( lm)
2/ L’intensité lumineuse I
Elle caractérise le flux lumineux émis par une source dans une
direction donnée.
Lorsque la source lumineuse émet de façon isotropique
seulement dans l’angle solide Ω
Φ= I.Ω
L’unité d’intensité lumineuse I est la candela (cd)
Valeurs particulières d’angles solides :
3/Efficacité lumineuse K d’une source
C'est le quotient du flux lumineux par la puissance de la
source lumineuse : K= φ/p
Elle s’exprime en lumen par watt (.W-1)
4/Eclairement E d’une surface
Lorsqu’une surface S reçoit un flux lumineux φ , son éclairement E est
donné par :
Si l’éclairement n’est pas uniforme,
on effectue une moyenne
arithmétique en différents points.
On définit alors l’éclairement
moyen de la surface.
•Un éclairement s’exprime en lux
(lx)
5/Relation entre l’éclairement et l’intensité lumineuse
Soit une source ponctuelle placée en O qui éclaire un élément de
surface S placé à une distance r de O.
Loi de Bouguer
6/ la luminance
La luminance (candela/m²),
Seule grandeur perceptible par
l’œil. L’UGR est calculé à partir
de cette grandeur fondamentale
pour évaluer l’éblouissement
V)Les caractéristiques des sources d’éclairage
1/Les classes énergétiques des lampes
Selon leur efficacité énergétique, une
directive européenne classe les lampes
par une lettre allant de A (très
économique) à G (peu économique).
2/ la température de couleur
La couleur d’une source de lumière, son
rayonnement, dépend de sa
température.
A une couleur donnée, on fait
correspondre la température de cette
source, appelée température de couleur.
Elle se mesure en kelvin (K).
T(K) = ((°C) + 273,15
Elle caractérise une ambiance
lumineuse : chaude, intermédiaire ou
froide
3/ L’indice de rendu des couleurs (IRC)
L’IRC indique la capacité d’une source
lumineuse à restituer les couleurs naturelles
d’un objet.
IV) Techniques de mesure photométrie
Le photomètre est un instrument qui mesure la quantité de lumière visible
émise par une source lumineuse. Il peut mesurer l’intensité lumineuse en
candelas (cd), qui est une mesure de la luminance ou de la brillance de la
source lumineuse.
Le colorimètre est un instrument qui mesure la couleur de la lumière visible. Il
peut mesurer les coordonnées chromaticité de la lumière, telles que les
coordonnées x, y et z, qui décrivent la couleur en termes de rouge, vert et bleu.
Les spectromètres sont des instruments qui mesurent la distribution
spectrale de la lumière. Ils peuvent séparer la lumière en ses différentes
longueurs d’onde et mesurer l’intensité de chaque longueur d’onde. Les
spectromètres peuvent également être utilisés pour mesurer les couleurs et les
températures des sources lumineuses.
VI) Application de la photométrie
Une photomètre est un instrument utilisé pour mesurer l’intensité de la lumière dans différentes
applications. Voici quelques utilisations courantes d’un photomètre :
Photographie : Les photomètres sont utilisés pour mesurer la lumière ambiante et aider les
photographes à régler l’exposition de leurs appareils photo. Cela permet d’obtenir des photos bien
exposées.
Contrôle de la pollution lumineuse : Les photomètres sont utilisés pour mesurer l’intensité de
la lumière artificielle dans l’environnement. Cela permet de quantifier la pollution lumineuse et de
prendre des mesures pour la réduire.
Éclairage public : Les photomètres sont utilisés pour mesurer l’intensité de l’éclairage public afin
de s’assurer
Exercice 1
Q1 : Qu’est-ce que la photométrie étudie ?
Q2 : Quelles propriétés de la lumière la photométrie permet-elle de
quantifier ?
Q3 : Quelle est la plage de longueurs d’onde de la lumière visible pour un
observateur ayant une vision normale ?
Exercice 2
Exercice 3
Q1 : Qu’est-ce que la photométrie ?
A) L’étude des phénomènes physiques liés à la lumière.
B) La mesure de l’intensité lumineuse.
C) L’utilisation de la lumière pour créer des images.
D) La conversion de l’énergie lumineuse en énergie électrique.
Q2: Qu’est-ce que la luminance ?
A) La quantité totale de lumière émise par une source
b) L’intensité lumineuse perçue par l’œil humain
c) La quantité de lumière réfléchie par une surface dans une direction donnée
Q3: Qu’est-ce que la couleur d’une source lumineuse ?
A) La longueur d’onde dominante émise par la source
b) L’intensité lumineuse perçue par l’œil humain
c) La quantité totale de lumière émise par la source
Q4: Quelle est l’unité de base de l’intensité lumineuse ?
A) Lux
b) Lumen
c) Candela
Q5 :Quelle est la relation entre l’intensité lumineuse (I) d’une source lumineuse et
l’éclairement € qu’elle crée sur une surface ?
A) E = I × A
b) E = I / A
c) E = I + A
d) E = I – A
Q6: La formule de la loi de Wien permet de calculer la longueur d’onde à laquelle le pic
d’émission d’un corps noir se produit en fonction de sa température. La relation est
donnée par :
a) λ_max = b / T
b) λ_max = T / b
c) λ_max = bT
Q7: Qu’est-ce que la température de couleur ?
A) La température à laquelle un matériau émet de la lumière
b) La température nécessaire pour produire une certaine couleur de lumière
c) La température à laquelle la lumière atteint son intensité maximale
d) La température à laquelle un capteur détecte la lumière
Q9: Qu’est-ce que l’indice de rendu des couleurs (IRC) ?
A) Une mesure de la fidélité des couleurs rendues par une source lumineuse
b) La quantité totale de lumière émise par une source
c) La quantité de lumière réfléchie par une surface
Q10: Quelle est l’unité de mesure de la température de couleur ?
A) Le kelvin (K)
b) Le degré Celsius (°C)
c) Le degré Fahrenheit (°F)
d) Le degré Kelvin par watt (K/W)
Q11: Quelle est l’unité de mesure de la luminance ?
A) Le lumen par mètre carré (lm/m²)
b) Le candela par mètre carré (cd/m²)
c) Le lux par mètre carré (lx/m²)
d) Le watt par mètre carré (W/m²)
Exercice 4
1/Quelle est la différence entre la photométrie et la colorimétrie ?
2/ Quelle est la différence entre la calorimétrie et la spectrophotométrie ?
3 /Comment la spectrophotométrie peut-elle être utilisée dans l’industrie
alimentaire ?
Exercice 5
Exercice 6
Principes de la photométrie :
1) la relation de l’intensité lumineuse est:
A- φ=Ω/I B- I=φ/Ω
C- I=φ/Ω² D- I=Ω/S
2) l’unité de l’intensité lumineuse:
A- candela (cd) B- lumen (lm)
C- Watt (W) D- Second (s)I=/Ω
3) La relation entre l’efficacité lumineuse et la puissance active:
A- K=P×φ B- K=P/φ
C- K=φ/P D- P=φ/K
4) La relation de Bouger (éclairement), quand α≠0
A- E=I.cos(α)/r² B- E=I.sin(α)/r²
C- E=I.arccos(α)/r² D- E=r.cosα/I
5) l’éclairement d’une source quand α=0:
A- E=I/φ.s B- E=φ/S
C- E=Sφ/cosα D- E=φ/S²
6) Emittence d’une surface peut s’écrire sous la forme:
A- M=φ’/r B- M=S.φ
C- M=φ’/S D- M=S.I/φ
7) luminance d’une surface S avec α≠0
A- L⁰=I⁰/S B- Lα=I⁰/S
C- Lα=Iα/S.cos(α) D- Lα=I.cos(α)/S
8) la relation de Lambert
A- Lα=L⁰ B- M=Lα
C- M=π.L D- Iα=I⁰.cos(α)
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  • 2. PLAN I) la photométrie II) Introduction III) Complément mathématique IV) Les grandeurs et unités de photométrie V) Les caractéristiques des sources d’éclairage VI) Techniques de mesure photométrie VII)Application de la photométrie VIII)Exercices
  • 3. Photométrie DÉFINITION La photométrie est une branche de la physique qui étudie la mesure de la lumière visible ou de la radiation électromagnétique dans le domaine du spectre optique. Elle se concentre sur la quantification des propriétés de la lumière, telles que son intensité, sa couleur et sa distribution spatiale. La photométrie permet de mesurer la luminosité d’une source lumineuse
  • 4. II) INTRODUCTION 1/ Sources et récepteurs de lumière • Une source lumineuse Exemples : Le Soleil (énergie nucléaire énergie lumineuse) Lampes à incandescence énergie électrique énergie lumineuse) Lampes à décharge (type néon énergie chimique énergie lumineuse) • Un récepteur de lumière Exemples : L’œil transforme l’énergie lumineuse en énergie électrique nerf optique cerveau
  • 5. 2/Longueur d’onde - Spectre lumineux
  • 6. 3/Lumière La lumière correspond à un déplacement d’énergie sans transport de matière. C’est une onde dite électromagnétique
  • 7. III) Complément mathématique 1/Rappel : le radian unité d’angle Unité : radian, symbole rad • Si on prend tout le cercle : alpha =
  • 8. 2/ Angle solide C’est la mesure de la portion d’espace limitée par une surface conique de sommet O. On le note Ω et il s’exprime en stéradian (sr). S est l’aire de la calotte découpée par le cône sur une sphère de rayon r.
  • 9. IV ) Les grandeurs et unités de photométrie 1/ Le flux lumineux Le flux lumineux est la quantité d’énergie émise sous forme de rayonnement visible dans toutes les directions de l’espace. On le note φ Le flux lumineux s’exprime en lumen ( lm)
  • 10. 2/ L’intensité lumineuse I Elle caractérise le flux lumineux émis par une source dans une direction donnée. Lorsque la source lumineuse émet de façon isotropique seulement dans l’angle solide Ω Φ= I.Ω L’unité d’intensité lumineuse I est la candela (cd) Valeurs particulières d’angles solides :
  • 11. 3/Efficacité lumineuse K d’une source C'est le quotient du flux lumineux par la puissance de la source lumineuse : K= φ/p Elle s’exprime en lumen par watt (.W-1)
  • 12. 4/Eclairement E d’une surface Lorsqu’une surface S reçoit un flux lumineux φ , son éclairement E est donné par : Si l’éclairement n’est pas uniforme, on effectue une moyenne arithmétique en différents points. On définit alors l’éclairement moyen de la surface. •Un éclairement s’exprime en lux (lx)
  • 13. 5/Relation entre l’éclairement et l’intensité lumineuse Soit une source ponctuelle placée en O qui éclaire un élément de surface S placé à une distance r de O. Loi de Bouguer
  • 14. 6/ la luminance La luminance (candela/m²), Seule grandeur perceptible par l’œil. L’UGR est calculé à partir de cette grandeur fondamentale pour évaluer l’éblouissement
  • 15. V)Les caractéristiques des sources d’éclairage 1/Les classes énergétiques des lampes Selon leur efficacité énergétique, une directive européenne classe les lampes par une lettre allant de A (très économique) à G (peu économique).
  • 16. 2/ la température de couleur La couleur d’une source de lumière, son rayonnement, dépend de sa température. A une couleur donnée, on fait correspondre la température de cette source, appelée température de couleur. Elle se mesure en kelvin (K). T(K) = ((°C) + 273,15 Elle caractérise une ambiance lumineuse : chaude, intermédiaire ou froide
  • 17. 3/ L’indice de rendu des couleurs (IRC) L’IRC indique la capacité d’une source lumineuse à restituer les couleurs naturelles d’un objet.
  • 18. IV) Techniques de mesure photométrie Le photomètre est un instrument qui mesure la quantité de lumière visible émise par une source lumineuse. Il peut mesurer l’intensité lumineuse en candelas (cd), qui est une mesure de la luminance ou de la brillance de la source lumineuse. Le colorimètre est un instrument qui mesure la couleur de la lumière visible. Il peut mesurer les coordonnées chromaticité de la lumière, telles que les coordonnées x, y et z, qui décrivent la couleur en termes de rouge, vert et bleu. Les spectromètres sont des instruments qui mesurent la distribution spectrale de la lumière. Ils peuvent séparer la lumière en ses différentes longueurs d’onde et mesurer l’intensité de chaque longueur d’onde. Les spectromètres peuvent également être utilisés pour mesurer les couleurs et les températures des sources lumineuses.
  • 19. VI) Application de la photométrie Une photomètre est un instrument utilisé pour mesurer l’intensité de la lumière dans différentes applications. Voici quelques utilisations courantes d’un photomètre : Photographie : Les photomètres sont utilisés pour mesurer la lumière ambiante et aider les photographes à régler l’exposition de leurs appareils photo. Cela permet d’obtenir des photos bien exposées. Contrôle de la pollution lumineuse : Les photomètres sont utilisés pour mesurer l’intensité de la lumière artificielle dans l’environnement. Cela permet de quantifier la pollution lumineuse et de prendre des mesures pour la réduire. Éclairage public : Les photomètres sont utilisés pour mesurer l’intensité de l’éclairage public afin de s’assurer
  • 20. Exercice 1 Q1 : Qu’est-ce que la photométrie étudie ? Q2 : Quelles propriétés de la lumière la photométrie permet-elle de quantifier ? Q3 : Quelle est la plage de longueurs d’onde de la lumière visible pour un observateur ayant une vision normale ?
  • 22. Exercice 3 Q1 : Qu’est-ce que la photométrie ? A) L’étude des phénomènes physiques liés à la lumière. B) La mesure de l’intensité lumineuse. C) L’utilisation de la lumière pour créer des images. D) La conversion de l’énergie lumineuse en énergie électrique. Q2: Qu’est-ce que la luminance ? A) La quantité totale de lumière émise par une source b) L’intensité lumineuse perçue par l’œil humain c) La quantité de lumière réfléchie par une surface dans une direction donnée Q3: Qu’est-ce que la couleur d’une source lumineuse ? A) La longueur d’onde dominante émise par la source b) L’intensité lumineuse perçue par l’œil humain c) La quantité totale de lumière émise par la source Q4: Quelle est l’unité de base de l’intensité lumineuse ? A) Lux b) Lumen c) Candela
  • 23. Q5 :Quelle est la relation entre l’intensité lumineuse (I) d’une source lumineuse et l’éclairement € qu’elle crée sur une surface ? A) E = I × A b) E = I / A c) E = I + A d) E = I – A Q6: La formule de la loi de Wien permet de calculer la longueur d’onde à laquelle le pic d’émission d’un corps noir se produit en fonction de sa température. La relation est donnée par : a) λ_max = b / T b) λ_max = T / b c) λ_max = bT Q7: Qu’est-ce que la température de couleur ? A) La température à laquelle un matériau émet de la lumière b) La température nécessaire pour produire une certaine couleur de lumière c) La température à laquelle la lumière atteint son intensité maximale d) La température à laquelle un capteur détecte la lumière
  • 24. Q9: Qu’est-ce que l’indice de rendu des couleurs (IRC) ? A) Une mesure de la fidélité des couleurs rendues par une source lumineuse b) La quantité totale de lumière émise par une source c) La quantité de lumière réfléchie par une surface Q10: Quelle est l’unité de mesure de la température de couleur ? A) Le kelvin (K) b) Le degré Celsius (°C) c) Le degré Fahrenheit (°F) d) Le degré Kelvin par watt (K/W) Q11: Quelle est l’unité de mesure de la luminance ? A) Le lumen par mètre carré (lm/m²) b) Le candela par mètre carré (cd/m²) c) Le lux par mètre carré (lx/m²) d) Le watt par mètre carré (W/m²)
  • 25. Exercice 4 1/Quelle est la différence entre la photométrie et la colorimétrie ? 2/ Quelle est la différence entre la calorimétrie et la spectrophotométrie ? 3 /Comment la spectrophotométrie peut-elle être utilisée dans l’industrie alimentaire ?
  • 27.
  • 28. Exercice 6 Principes de la photométrie : 1) la relation de l’intensité lumineuse est: A- φ=Ω/I B- I=φ/Ω C- I=φ/Ω² D- I=Ω/S 2) l’unité de l’intensité lumineuse: A- candela (cd) B- lumen (lm) C- Watt (W) D- Second (s)I=/Ω 3) La relation entre l’efficacité lumineuse et la puissance active: A- K=P×φ B- K=P/φ C- K=φ/P D- P=φ/K 4) La relation de Bouger (éclairement), quand α≠0 A- E=I.cos(α)/r² B- E=I.sin(α)/r² C- E=I.arccos(α)/r² D- E=r.cosα/I
  • 29. 5) l’éclairement d’une source quand α=0: A- E=I/φ.s B- E=φ/S C- E=Sφ/cosα D- E=φ/S² 6) Emittence d’une surface peut s’écrire sous la forme: A- M=φ’/r B- M=S.φ C- M=φ’/S D- M=S.I/φ 7) luminance d’une surface S avec α≠0 A- L⁰=I⁰/S B- Lα=I⁰/S C- Lα=Iα/S.cos(α) D- Lα=I.cos(α)/S 8) la relation de Lambert A- Lα=L⁰ B- M=Lα C- M=π.L D- Iα=I⁰.cos(α)