Optique

[Shtomal]

Coucou !

 

Je crois avoir compris les liens entre émittance, flux, intensité et luminance, mais je suis pas sure (étant donné mon niveau en optique)

 

Alors, du coup, pour moi : 

• La luminance est ce qui est perçu par l'observateur,
• L'intensité est ce qui est dégagé par une source lumineuse, 
• La densité de flux (éclairement, émittance, exitance) correspond à ce qui est sur la surface. (c'est flou pour moi) 
• Le flux correspond au passage des photons dans une "coupe de l'air" 

 

 

Est ce que c'est ça ? 

Et est ce qu'il y a des conditions pour calculer chaque propriétés ? Comme par exemple (je dis n'importe quoi) l'obligation d'avoir une source orthotrope pour calculer la luminance ?

 

 

Merci beaucoup pour votre aide !

[Zuji]

Salut bienvenue dans le douloureux monde de l'optique!

 

Alors je me permets de reprendre les définitions dans un ordre plus approprié.

 

Intensité lumineuse. C'est comme la température, la masse, etc. Elle désigne la quantité d'énergie sous forme lumineuse d'une source. L'unité de l'intensité lumineuse est le candela cd, une des unités fondamentales du système internationales. L'intensité lumineuse est très proche d'une intensité d'énergie.

 

Flux lumineux. C'est un dérivé de l'intensité lumineuse. Son unité est le lumen (lm). 1 lm = 1 cd.sr. C'est à dire que le flux lumineux correspond à une intensité lumineuse multipliée par un angle solide. Ainsi c'est la quantité d'intensité lumineuse produite à la surface de la source lumineuse selon un certain angle d'ouverture. Si la source est considérée suffisamment étendue (exemple le soleil est une sphère pleine), cet angle vaut 4π. C'est une forme d'énergie lumineuse orientée. Ainsi si des sources lumineuses ont la même intensité lumineuse, si les angles sont différents alors l'une des sources aura un flux supérieur. Par exemple, tu veux faire traverser une rivière par des moutons. L'intensité c'est dire que je peux transporter dix moutons par bateau a chaque fois. D'autre source plus faible ne peux en transporter que cinq. Mais si tu peux envoyer deux bateaux au lieu d'un, tu envoies deux fois plus de moutons. Le nombre de bateau, c'est un peu l'ouverture de ton angle. Plus ton angle est grand, plus tu peux envoyer plus de vagues d'énergies lumineuses et donc ton flux augmente. En quelque sorte, le flux lumineux est l'intensité lumineuse en fonction de l'angle d'émission disponible de ta source. Attention le flux est différent de l'émittance.

 

Angle solide. L'unité c'est le stéradian. Un angle solide est un angle 3D. Comme les angles "plat", il n'a pas de limite finie (comme l'angle ne définit pas une surface, l'angle solide ne définit pas un volume). Ce qui nous intéresse c'est son degrés d'ouverture. C'est l'ensemble des directions que peu prendre un photon lumineux lors de son émission. Plus ta sources est étendue et sphérique, plus l'angle solide est grand. Par exemple au lancer de marteau, l'angle solide c'est l'espace ouvert au niveau de la zone de lancer. Il y a un certain angle d'ouverture entre les filets. Si on imagine que le marteau est lancé avec une force infinie, il peut théoriquement atteindre n'importe quel point visible depuis l'angle d'ouverture.. Si tu enlèves le filet, tu peux maintenant viser derrières toi. Ton angle solide augmente. Mais tu ne peux toujours pas tirer en dessous de toi a cause du sol. Donc ton angle n'est pas maximal.

 

Densité de flux. L'unité est le lux. C'est la plus simple à comprendre. C'est tout simplement un flux divisé par une surface. Cela correspond à l'éclairement : la quantité d'énergie lumineuse envoyé selon un certain angle sur une surface. 1 lux = 1 lm/m² = 1cd.sr/m².

 

Luminance. Son unité est le nit. Il s'agit de la sensation lumineuse que tu as d'une source. On divise la densité de flux lumineux que tu perçois en fonction d'un angle solide. La luminance peut varier en fonction de la position de l'observateur, c'est à dire qu'elle n'est pas la même selon les directions. Ainsi, pour des sources non orthotropes, tu auras une perception différente de l'intensité lumineuse de la source selon ta position par rapport a cette dernière. Sinon il faut juste savoir que 1 nit = 1 lm/(m².sr) = 1 lux/sr = 1cd/m².

 

En partant du principe que je n'ai pas raconté des absurdités, et que tu as survécu à la lecture, on peut passer au formule en fonction des propriétés d'une source.

 

Une source isotropes est une source qui à la même intensité en fonction des directions. C'est a dire que l'énergie sous forme de lumière est répartie également dans toutes les directions disponibles pour l'envoyer. (Ex: le Soleil libère la même quantité d'énergie lumineuse en tout point de sa surface).

Dans le cas d'une source isotrope, tu peux utiliser les formules suivantes.

F(Flux) = I(Intensité lumineuse) x Angle solide (en général 4π si la source étendu, donc dans les qcm). Et E(Eclairement)= F / S(Surface).

 

Une source orthotropes est une source donc la luminance est la même dans toutes les directions. C'est issu de la régularité de sa surface. (Ex: le Soleil est une considéré comme une sphère lisse.)

Dans le cas d'une sources orthotrope, tu peux utiliser les formules issus de la luminance.

E = L(Luminance) x cos(Angle) x Angle solide. Au zénith, on sait que cos(Angle) = 1 donc E = L x Angle solide (4π).

I = L x S(Surface) x cos (Angle) . Au zénith, on sait que cos(Angle) = 1 donc I = L x S.

Enfin la Loi de Lambert de dis que pour une source orthotrope, l’émittance Em = π x L.

 

Voilà j’espère ne pas avoir répondu à coté et ne pas avoir pris le marteau pour assommer la mouche.

Tu me dis si quelque chose reste flou ! (Et en optique cela serait fort dommage.)

[Shtomal]

Coucou ! 

 

Tout d'abord, merci ! Merci beaucoup parce que c'est vraiment très détaillé, et que ça m'aide beaucoup ! 

 

Ensuite, j'ai encore une toute petite incompréhension par rapport à la différence entre le flux lumineux et la densité de flux. 

 

En effet :

• Pour le flux, tu dis : "Ainsi c'est la quantité d'intensité lumineuse produite à la surface de la source lumineuse selon un certain angle d'ouverture."
• Pour la densité de flux, tu dis : "Cela correspond à l'éclairement : la quantité d'énergie lumineuse envoyée selon un certain angle sur une surface"

Et je n'arrive pas à voir la différence entre les deux... 

 

Est ce que pour le flux, on considère surtout l'angle solide dans lequel on "compte" l'intensité lumineuse/le passage des photons ?

Et pour la densité de flux, on considère surtout la surface exposée (et cette surface est proportionnelle à l'angle solide puisque plus on ouvre l'angle solide d'exposition, plus l'exposition sera grande et donc, plus il y aura de surface exposée) ? 

 

Merci encore !  

 

Oui, il serait dommage que l'optique soit flou ahahaha 

[Zuji]

La différence entre les deux, c'est bien la notion de surface. La densité de flux, c'est le flux pondéré à une surface. Ainsi, si tu as un flux de 100 lumen sur une une surface de 10 m², et bien ta densité de flux c'est tout simplement 10lm/m² soit 10 lux.

 

Si c'est toujours pas clair, n'hésites pas. Je reviens vers toi d'ici 1h30 ^^

[Shtomal]

Si c'est bon ! Parfait ! Merci beaucoup !  

[Zuji]

Si c'est clair c'est bon! Si c'est bon c'est dans la poche!

 

Avec plaisir et bon courage.

[Shtomal]

Merci beaucoup ! Normalement, c'est clair ! 

 

Sinon, je serai à la prochaine Perm  

[Zuji]

Je suis pas sur d'être a la prochaine perm car on attend toujours l'attribution des postes de RM ^^