Unités lumineuses

Pour être complet, un exposé sur le rayonnement optique incohérent doit comprendre une section sur le lumen : une mesure de notre perception biologique de l’intensité lumineuse. Puisqu’elles sont dans le spectre visible, les sources incohérentes ne sont pas monochromatiques, et puisque notre perception de l’intensité de chaque couleur est inégale, les unités de mesure radiométriques (W, J) ne sont pas utilisées pour définir l’énergie de rayonnement telle qu’elle est perçue par les êtres humains. Par exemple, nous percevons un rayonnement de 1 W à 532 nm – un pointeur laser vert – à 88 % de sa puissance totale, alors qu’un rayonnement de 1 W à 633 nm – un pointeur laser rouge – est perçu à 26 % de sa puissance totale, comme le montre le graphique suivant, basé sur les données publiées par le CVRL.

Photoptic Response Curve

Figure: The 2-deg luminous efficiency that shows our optical efficiency to perceive colour. As seen in the figure, we perceive green light much more efficiently than red or blue light.

 

 

Au lieu d’unités de mesure radiométriques (W), on utilise des unités lumineuses qui corrigent en fonction de la réponse de l’œil, selon la longueur d’onde. Le flux lumineux (en lumens) émis par une source de lumière incohérente à large spectre est calculé comme suit (p. 52 de [1]) :

 

  où: Evis est le lux lumineux visuel, en lumens
    Eλ est la répartition spectrale énergétique (W/nm)
    V(λ) est la fonction d'efficacité lumineuse (sans unités)
    683 est un facteur de pondération (lumen/W)

La fonction d’efficacité lumineuse V(λ) traduit la réaction psychophysique relative de l’œil à un intervalle de longueurs d’onde, comme le montre le graphique. La fonction doit être utilisée directement comme l’établit la formule (c.-à-d. que l’intégrale de V(λ)dλ n’égale pas 1) puisqu’elle établit dans quelle proportion l’œil réagit à un intervalle de longueurs d’onde donné

NOTE : Si la source lumineuse (p. ex. une DEL) émet dans l’infrarouge ou l’ultraviolet, la puissance émise par la source doit être donnée en watts.

Soit dit en passant, étant donné notre réaction différente à différentes longueurs d’onde, il est tout à fait inutile que les pointeurs laser verts aient la même puissance que les pointeurs laser rouges. Les pointeurs laser rouges ont souvent une puissance d’environ 1 mW, donc pour avoir une intensité perçue équivalente, un pointeur laser vert n’a besoin que de 0,25 mW, plutôt que des 5 mW habituellement proposés.

[1] R. Henderson, K. Schulmeister, Laser Safety. Bristol, UK: IoP Publishing, 2004

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