Quantité de lumière

La quantité de lumière est une mesure de la quantité d'énergie électromagnétique dans le spectre visible, qui tient compte de la sensibilité relative de l'œil humain aux différentes longueurs d'onde. Naïvement, on peut la considérer comme correspondant à un nombre de photons, à ceci près que certains photons (ceux auxquels notre œil est le plus sensible) comptent plus que d'autres, et ceux en dehors du spectre visible ne comptent pas du tout. Plus précisément, la quantité de lumière est le produit d'un flux lumineux (donc, pondéré par la sensibilité de l’œil) par la durée pendant laquelle ce flux se produit ; ou, si le flux varie dans le temps, c'est l'intégrale temporelle du flux lumineux.

Quantité de lumière

La quantité de lumière gouverne l'exposition photographique, et la photographie astronomique est un perpétuel compromis. Trop de lumière, et la Lune est sur-exposée. Pas assez de lumière, et on ne voit pas les étoiles du fond céleste. Entre deux ? la photo est ratée...

Données clés

Unités SI	lumen seconde (lm s)
Base SI	cd⋅s⋅sr
Nature	Grandeur scalaire extensive
Symbole usuel	${\displaystyle Q_{v}}$
Lien à d'autres grandeurs	${\displaystyle \mathrm {d} }$${\displaystyle Q_{v}}$${\displaystyle =}$${\displaystyle \Phi _{v}}$${\displaystyle \,\mathrm {dt} }$ ${\displaystyle H}$= ${\displaystyle {\partial \over \partial S}}$${\displaystyle Q_{v}}$

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La quantité de lumière se mesure en lumens secondes (symbole : lm s), un lumen seconde étant la quantité de lumière transportée en une seconde par un flux de un lumen.

Relations avec d'autres grandeurs

• La quantité de lumière émise par une source est égale à l'énergie consommée par cette même source (en joules) multipliée par son efficacité lumineuse (en lumens par watt).
• La quantité de lumière reçue par une surface sensible (par exemple une pellicule photographique) est égale à l'exposition lumineuse reçue (en lux-secondes) multipliée par la superficie de cette surface (en mètres carrés).

SI grandeurs photométriques

v · d · m

Grandeur		Unité		Dimension (hors unité SI)[nb 1]	Notes
Nom	Symbole[nb 2]	Nom	Symbole
Quantité de lumière	Qv[nb 3]	lumen seconde	lm s	T⋅J	Le lumen seconde est parfois appelé le talbot.
Flux lumineux	Φv[nb 3]	lm (= candela stéradian)	lm (= cd sr)	J	Quantité de lumière par unité de temps
Intensité lumineuse	Iv	candela (= lumen par stéradian)	cd (= lm/sr)	J	Flux lumineux par unité d'angle solide
Luminance	Lv	candela par mètre carré	cd/m2 (= lm sr−1 m−2))	L−2⋅J	Flux lumineux par unité d'angle solide par unité de surface de source projetée. Le candela par mètre carré est parfois appelé le nit.
Éclairement lumineux	Ev	lux (= lumen par mètre carré)	lx (= lm/m2)	L−2⋅J	Flux lumineux incident sur une surface
Exitance lumineuse	Mv	lumen par mètre carré	lm/m2	L−2⋅J	Flux lumineux émis depuis une surface
Exposition lumineuse	Hv	lux seconde	lx s	L−2⋅T⋅J	Éclairement lumineux intégré en fonction du temps
Densité de quantité de lumière	ωv	lumen seconde par mètre cube	lm s/m3	L−3⋅T⋅J
Efficacité lumineuse (d'un rayonnement)	K	lumen par watt	lm/W	M−1⋅L−2⋅T3⋅J	Quotient du flux lumineux sur le flux énergétique
Efficacité lumineuse (d'une source)	η[nb 3]	lumen par watt	lm/W	M−1⋅L−2⋅T3⋅J	Quotient du flux lumineux sur la puissance consommée
Coefficient lumineux	V			1	Efficacité lumineuse normalisée par l'efficacité maximale possible
Voir aussi : SI Photométrie Radiométrie

1. Les symboles dans cette colonne indiquent des dimensions ; Aussi, "M", "L", "T" et "J" correspondent à la masse, la longueur, la durée et l'intensité lumineuse, et non les symboles des unités mètre, litre, tesla et joule.
2. Les Organismes de normalisations recommendent que les grandeurs photométriques soient dénotées avec un "v" (pour "visible") afin d'éviter la confusion avec les grandeurs radiometriques ou de photons. Par exemple : USA Standard Letter Symbols for Illuminating Engineering USAS Z7.1-1967, Y10.18-1967
3. Symboles alternatifs parfois utilisés: W pour la quantité de lumière, P ou F pour le flux lumineux, et ρ pour l'efficacité lumineuse d'une source.

Exemples

Quantité de lumière transportée par un photon, en attolumens secondes (10⁻¹⁸ lm s), en fonction de sa longueur d'onde.

• La quantité de lumière nécessaire pour exposer une photographie au format 24 × 36 sur un film de 100 ISO est de l'ordre de 8×10⁻⁵ lm·s.
• Un joule d'énergie électromagnétique à 540 THz (longueur d'onde : 555 nm), correspond à 683 lm·s.
• Un photon à cette même longueur d'onde représente 2,44×10⁻¹⁶ lm·s.
• Un flash de studio d'entrée de gamme (150 J) réglé à pleine puissance délivre environ 6 000 lm·s par éclair.
• Une bougie brûlant en 10 h avec une intensité isotrope de 1 cd produit au total 4,5×10⁵ lm·s.
• Une lampe à incandescence de 60 W, émettant 870 lm sur une durée de vie de 2 000 h produit au total 6,26×10⁹ lm·s.

Liens externes

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