Photométrie et radiométrie

Nous sommes des êtres humains vivant dans la zone deradiation. Mais nous ne pouvons pas sentir tout le rayonnement avec nos yeux. Nos yeux ne peuvent détecter que les radiations dont les longueurs d'onde se situent dans la plage de 370 nm à 780 nm. Cette plage est appelée plage visible de longueur d'onde. Le rayonnement dans cette plage visible de longueur d'onde est appelé lumière. Par conséquent, la lumière est un rayonnement électromagnétique et la lumière a une certaine plage de fréquences ou de longueurs d'onde à observer par nos yeux. Chaque rayonnement a sa propre énergie. La lumière a l'énergie nécessaire pour stimuler nos yeux. Le rayonnement électromagnétique dont la longueur d'onde est supérieure à 780 nm est appelé rayonnement infrarouge. Il ne stimule pas nos yeux mais stimule notre corps sous forme de chaleur. Encore une fois, le rayonnement électromagnétique dont la longueur d'onde est inférieure à 370 nm est appelé rayon ultraviolet.

Il existe d'autres radiations dont les longueurs d'onde sontmoindre que celle des rayons ultraviolets tels que les ondes radio, les rayons X, etc. Nous ne pouvons pas non plus observer ces rayonnements car la longueur d'onde de ces rayonnements est inférieure à 370 nm. Dans la plage visible du rayonnement, différentes longueurs d’ondes retiennent les différentes couleurs. La plage 597 - 577 nm contient le jaune qui se situe au milieu de la plage de longueurs d'onde visibles.

Photométrie et radiométrie

Photométrie

La photométrie est un processus de mesure de la lumière parcorréler la sensation visuelle d'un observateur humain standard. Le spectateur standard ou observateur humain standard a une sensation visuelle qui est la moyenne de celle de cent personnes en bonne condition visuelle.
On dit déjà que les yeux humains en bonne santésont sensibles à la plage visuelle des longueurs d'onde des ondes électromagnétiques. Mais il est également vrai que les yeux de l'homme ne sont pas également sensibles à toutes les longueurs d'onde des ondes électromagnétiques dans le champ de vision. Pour certaines longueurs d'onde, les yeux sont plus sensibles et pour d'autres, ils sont moins sensibles.

De plus, cette sensibilité des yeux pour le mêmeLa longueur d'onde de la couleur peut également varier avec l'intensité de la lumière. Cela signifie que la sensibilité visuelle d’une couleur de la longueur d’onde donnée peut être différente dans les conditions de luminosité et de luminosité faibles. Selon la luminosité de la lumière, il existe trois types de vision humaine.

  1. Vision photopique - Où les niveaux de luminance élevés adaptent les yeux.
  2. Vision Scotopic - Où les faibles niveaux de luminance adaptent les yeux.
  3. Vision mésopique - Où les niveaux intermédiaires de luminance adaptent les yeux.

photométrie et radiométrie

Dans la vision photopique, la sensibilité des yeuxcommence à augmenter à partir de 380 nm et augmente à mesure que la longueur d'onde de la lumière augmente. À la longueur d'onde de 560 nm, la sensibilité de la vision photopique atteint son maximum puis commence à baisser avec une nouvelle augmentation de la longueur d'onde. La longueur d'onde 560 nm correspond à la couleur jaune verdâtre et c'est la couleur la plus attirante en lumière vive. La vision photopique se termine à la longueur d'onde 780 nm. La relation entre la sensibilité visuelle et la longueur d'onde de la lumière n'est pas linéaire. Par conséquent, la sensibilité visuelle humaine à la lumière peut être exprimée sous forme de fonction non linéaire de longueur d'onde V (λ). La fonction V (λ) est appelée fonction de sensibilité spectrale relative, définie comme le rapport du stimulus optique perçu à la puissance radiante incidente en fonction de la longueur d'onde.

Dans la vision scopotique (vision en faible lumière),La relation graphique entre la sensibilité visuelle et la longueur d'onde de la lumière est plus ou moins similaire à celle de la vision photopique, mais le pic de la courbe est juste décalé à la longueur d'onde de 507 nm qui correspond à la couleur vert bleuâtre. Cela signifie que dans la vision scotopique (vision dans une lumière tamisée), les yeux humains ont la sensation visuelle maximale à la couleur vert bleuâtre. La relation entre la sensibilité visuelle et la longueur d’onde dans la vision scotopique s’exprime sous la forme d’une autre fonction V ’(λ). Par conséquent, le graphique ci-dessus montre deux fonctions. V (λ) est destiné à la vision photopique (vision en lumière vive) et V ’(λ) à la vision scopique (vision en lumière faible). Ces deux fonctions nous permettent de calculer la quantité photométrique. Deux graphiques ont un point de coupe transversale à 555 nm. La couleur correspondant à cette longueur d'onde est également sensible à la vision photopique et à la vision scopopique.

Radiométrie

Relier la quantité radiométrique à la photométriequantité, nous devons aller pour le rayonnement du corps noir. Selon l'expérience pratique, la relation entre photométrie et radiométrie a été établie. On a vu qu’à 2042 K, le corps noir donne une luminance de 60 cd / cm². Comme le corps noir est un diffuseur parfait, sa sortie lumineuse est de 60 lm / cm² à cette température. Si nous traçons la densité de puissance spectrale du corps noir (quantité radiométrique), nous obtiendrons un graphique pour le rayonnement de 2042 K et nous multiplions l'efficacité lumineuse spectrale (V (λ)) par cette courbe longueur d'onde par longueur d'onde pour la conversion de quantité radiométrique en quantité photométrique. Le résultat multiplié donne la nouvelle courbe d'aire 0,27598 lumen - Watt / cm².
[NB: La quantité radiométrique donne W / cm², mais quand elle est multipliée par l’efficacité lumineuse spectrale, l’unité sera lumen - Watt / cm². c'est équivalent à l'exitance lumineuse en photométrie]
Donc, équivaut maintenant de 60ᴫ lm / cm² à 0,27598 lumen - Watt / cm², nous obtenons 60ᴫ / 0.27598 = 683 lumen par watt. Donc une constante Km est pris égal à 683 lumen par watt dans chaque processus de conversion.
Comme nous avons calculé Km de manière discrète, nous pouvons écrire l'équation de conversion sous la forme suivante:


Où, Xv est n'importe quelle quantité en photométrie et Xe, λ n'importe quelle quantité en radiométrie.
Sous forme continue,


C'est le processus de mesure du rayonnement réel à l'aide d'un appareil physique. Nous pouvons maintenant définir la densité spectrale d’une quantité radiométrique qui a le symbole X

Où, indiquez e pour la quantité énergétique. X peut être un flux, une énergie, un rayonnement ou une intensité. La quantité photométrique correspondant à une quantité radiométrique est obtenue à partir de

Cette équation est écrite pour la vision Photopic uniquement. Mais pour la vision Scotopic ci-dessus l'équation peut être écrite comme

Km et K ’m sont des constantes de proportionnalité. Ces constantes peuvent être définies avec les fonctions V (λ) respectives.

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