Comment mesurer l'intensité lumineuse

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Mesurer l'intensité lumineuse d'une pièce ou d'une source lumineuse

Mesurer l'intensité relative à l'aide d'un appareil fait maison

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Références

La mesure de l'intensité lumineuse est importante au moment de concevoir l'éclairage d'une pièce ou lorsque l'on se prépare pour une séance photo. Le terme d'intensité peut prendre des sens multiples, prenez donc le temps d'apprendre quelles unités de mesure et quelles méthodes correspondent à vos objectifs. Les photographes professionnels et les installateurs utilisent généralement un compteur numérique, mais vous pouvez aussi fabriquer un luxmètre simple, le photomètre Joly, permettant de comparer les différences d'intensité lumineuse entre plusieurs sources.

Étapes

Partie 1

Partie 1 sur 2:

Mesurer l'intensité lumineuse d'une pièce ou d'une source lumineuse

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   Comprenez ce que sont les photomètres qui mesurent en lux. Ces unités décrivent l'intensité de la lumière sur une surface ou intensité lumineuse. C'est généralement ce type de photomètre que recherchent les individus qui veulent organiser une séance photo ou tester si une pièce est trop lumineuse ou trop sombre.

   • Certains luxmètres sont spécialisés pour différents types de lumières. Par exemple, un type de luxmètre peut produire des résultats plus précis s'il est utilisé pour mesurer la lumière émise par une lampe à sodium .
   • Vous pouvez même acheter un « luxmètre » dans certaines boutiques d'application pour mobiles. Lisez d'abord les commentaires des utilisateurs, car certaines de ces applications ne sont pas précises.
   • Le lux est le standard accepté actuellement, mais il peut arriver que certains appareils donnent des résultats en foot-candles (une unité américaine). Utilisez ce calculateur en ligne pour passer d'une unité à l'autre.
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   Sachez interpréter les unités d'intensité lumineuse. Voici quelques exemples d'intensités lumineuses typiques, afin de vous aider à déterminer si vous devez changer la luminosité d'une pièce ou non .

   • La plupart du temps, la luminosité idéale pour un travail de bureau confortable varie entre 250 et 500 lux.
   • Les supermarchés ou espaces de travail qui impliquent de dessiner ou de faire un travail de détail sont généralement illuminés à 750 à 1 000 lux. La valeur maximale de cette fourchette correspond à la luminosité en intérieur à proximité d'une fenêtre un jour ensoleillé et clair.
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   Comprenez les concepts de flux lumineux et de luminance. Si une ampoule ou l'étiquette d'une lampe ou une publicité mentionne le terme de flux lumineux mesuré en « lumens », cela décrit la quantité totale d'énergie émise sous forme de lumière visible, un concept appelé luminance. Voici ce que vous devez savoir à ce sujet.

   • Le flux lumineux initial décrit la quantité de lumière émise une fois que celle-ci est stabilisée. Cela représente environ 100 heures d'utilisation pour les lumières fluorescentes et les lampes à décharge haute intensité .
   • Le « flux lumineux moyen » vous indique la luminance moyenne estimée sur la durée de vie de la lampe. La luminance réelle sera plus vive que le flux lumineux moyen en début de vie et sera plus sombre quand la source lumineuse sera en fin de vie.
   • Pour connaitre la quantité de lumens dont vous avez besoin, utilisez les étapes précédentes pour déterminer combien de lux d'intensité lumineuse vous voulez dans une pièce et multipliez ce nombre par la surface de la pièce en mètres carrés . Visez plus haut que le résultat obtenu si les murs de la pièce sont sombres et plus bas si la pièce contient d'autres sources lumineuses majeures.
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   Mesurez l'angle d'émission et l'angle de champ. Les lampes de poche et autres appareils qui émettent de la lumière dans une certaine direction peuvent être décrits à l'aide de ces deux nouveaux termes . Vous pouvez trouver vous-même leur valeur à l'aide d'un photomètre qui mesure les lux et avec une règle et un rapporteur.

   • Tenez le photomètre directement dans la trajectoire du faisceau lumineux le plus puissant. Déplacez-le jusqu'à ce que vous trouviez le point où l'intensité lumineuse est maximale.
   • En restant à la même distance de la source lumineuse, déplacez le photomètre dans une direction jusqu'à ce que l'intensité lumineuse tombe à 50 % du niveau maximal. Utilisez une ficelle tendue ou une autre règle pour marquer la ligne séparant la source lumineuse et ce point.
   • Marchez dans la direction opposée jusqu'à atteindre le point du côté opposé du faisceau lumineux avec 50 % de l'intensité lumineuse maximale. Tracez une nouvelle ligne à partir de ce point.
   • Utilisez un rapporteur pour mesurer l'angle entre ces deux lignes. Il s'agit de l'angle d'émission, et celui-ci décrit l'angle illuminé fortement par la source lumineuse.
   • Pour trouver l'angle de champ, répétez l'opération, mais marquez les deux points où l'intensité lumineuse atteint 10 % de la valeur maximale.
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Partie 2

Partie 2 sur 2:

Mesurer l'intensité relative à l'aide d'un appareil fait maison

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   Utilisez cette méthode pour comparer des sources lumineuses. Cet appareil est facile à construire à la maison, après un petit tour en magasin. Appelé le « photomètre Joly » du nom de son inventeur, il peut être utilisé pour mesurer l'intensité relative de deux sources de lumière. Avec un peu de connaissances en physique, que vous trouverez ci-dessous, vous pourrez découvrir laquelle de vos ampoules délivre le plus de lumière et laquelle est la plus efficace pour la quantité de lumière que vous utilisez.

   • Les mesures relatives ne vous donneront pas de résultats en unités. Vous saurez exactement quelle est la différence entre deux intensités lumineuses, mais vous ne pourrez pas faire le lien avec une troisième source de lumière sans recommencer l'expérience.
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   Découpez un bloc de cire de paraffine en deux. Achetez un paquet de cire de paraffine dans une quincaillerie ou dans une épicerie et découpez un morceau de 500 grammes. À l'aide d'un couteau aiguisé, découpez ce bloc en deux parties égales.

   • Découpez lentement le bloc pour éviter qu'il ne se divise en plusieurs petits morceaux .
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   Placez une feuille d'aluminium entre les deux morceaux de paraffine, en couvrant complètement la surface du haut. Déposez le second morceau de paraffine sur l'aluminium.
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   Placez le « sandwich » formé verticalement. Pour que ce système fonctionne, vous devrez le maintenir sur ses extrémités, de façon à ce que la feuille d'aluminium au milieu soit à la verticale. Si votre bloc de cire ne tient pas debout tout seul, vous pouvez le maintenir en position horizontale pour le moment. Souvenez-vous simplement que la boite que vous allez construire doit pouvoir maintenir le bloc de cire en position verticale.

   • Vous pouvez utiliser deux bandes de caoutchouc pour maintenir les blocs ensemble . Placez-en un près du haut du sandwich et l'autre près du bas.
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   Découpez trois fenêtres dans une boite en carton. Choisissez une boite suffisamment large pour contenir votre bloc de cire. Souvent, l'emballage dans lequel vous avez acheté le bloc de cire fera l'affaire. Utilisez une règle et une paire de ciseaux pour découper trois fenêtres dans la boite.

   • Découpez deux fenêtres dans deux côtés opposés, celles-ci doivent être exactement de la même taille. Chaque fenêtre donnera sur une moitié différente du bloc de paraffine, une fois que vous l'aurez placé à l'intérieur.
   • Découpez une troisième fenêtre de n'importe quelle taille à l'avant de la boite. Celle-ci devrait être centrée, de sorte que vous puissiez voir les deux moitiés du bloc de paraffine, de chaque côté de la feuille d'aluminium.
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   Placez la paraffine dans la boite. Gardez la feuille d'aluminium entre les deux blocs de cire de paraffine, en position verticale. Vous devrez peut-être utiliser du ruban adhésif ou de petits morceaux de carton (ou les deux) pour maintenir les blocs de cire debout et parallèles aux côtés dans lesquels vous avez découpé les fenêtres opposées et en contact avec la feuille d'aluminium qui les sépare .

   • Si la boite est ouverte sur le dessus, recouvrez avec un autre morceau de carton ou une autre barrière qui bloquera la lumière.
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   Décidez d'une source qui servira de « point de référence ». Choisissez une des sources lumineuses que vous utiliserez pour votre comparaison, ce sera l'intensité lumineuse de référence. Si vous comparez plus de deux sources lumineuses, vous utiliserez cette source lumineuse pour chaque comparaison.
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   Organisez deux sources lumineuses en ligne droite. Placez deux ampoules, des diodes électroluminescentes (DEL) ou d'autres sources lumineuses sur une surface plane et en ligne droite. La distance entre ces deux sources doit être significativement supérieure à la largeur de la boite que vous avez fabriquée.
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   Placez le photomètre entre les sources lumineuses. Le photomètre doit être à même hauteur que les sources lumineuses, de sorte que les lumières illuminent complètement les blocs de cire à travers la fenêtre sur le côté. Souvenez-vous que les sources lumineuses doivent se situer à une certaine distance, pour permettre une luminosité uniforme.
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    Éteignez toutes les lumières dans la pièce. Fermez toutes les fenêtres, stores et persiennes afin que seule la lumière issue des sources lumineuses atteigne les blocs.
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    Ajustez la position de la boite jusqu'à ce que les deux blocs soient éclairés uniformément. Déplacez le photomètre vers le côté où le bloc de cire est le plus sombre. Regardez à travers la fenêtre de devant tout en ajustant la position de la boite et arrêtez-vous lorsque les deux blocs de cire seront illuminés uniformément.
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    Mesurez la distance qui sépare le photomètre de chaque source lumineuse. Utilisez un centimètre pour mesurer la distance entre la feuille d'aluminium et votre source lumineuse servant de « point de référence ». Nous appellerons cette distance d1. Notez sa valeur, puis mesurez la distance entre la feuille d'aluminium et la source lumineuse du côté opposé, soit d2.

    • Pour mesurer cette distance, vous pouvez utiliser n'importe quelle unité, mais surtout ne mélangez pas les unités de mesure. Par exemple, si votre mesure est en mètres et centimètres, faites en sorte de convertir en centimètres vos mesures prises en mètres pour obtenir une unité de mesure uniforme.
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    Vous devez comprendre les éléments de physique auxquels cet instrument fait appel. L'éclairage du bloc diminue avec le carré de la distance, car nous mesurons la quantité de lumière qui arrive dans une aire en deux dimensions, mais la lumière irradie à travers un volume en trois dimensions . En d'autres termes, lorsqu'une source lumineuse se déplace deux fois plus loin (x2), la lumière qu'elle produit est renvoyée sur une aire quatre fois plus importante (x2²). Nous pouvons donc décrire cet éclairage comme I / d².

    • I est l'intensité et d est la distance, tout comme c'était le cas dans les étapes précédentes.
    • Techniquement, ce que nous avons décrit comme l'éclairage est en fait l'intensité lumineuse dans ce contexte .
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    Utilisez ces connaissances pour trouver l'intensité relative. Lorsque les deux blocs sont éclairés uniformément, leur « intensité lumineuse » est égale. Nous pouvons écrire cela sous forme d'une formule que nous réarrangerons pour trouver I₂, soit l'intensité relative de la seconde source lumineuse .

    • I₁/d₁² = I₂/d₂²
    • I₂ = I₁(d₂²/d₁²)
    • Puisque nous ne mesurons que l'intensité relative, soit la différence entre les intensités lumineuses des deux sources, nous pouvons simplement dire que I₁ = 1. Cela va simplifier notre formule : I₂ = d₂²/d₁²
    • Disons par exemple que la distance d₁ de notre point de référence est de 2 mètres et que la distance d₂ de notre seconde source lumineuse est de 5 mètres.
    • I₂ = 5²/2² = 25/4 = 6,25
    • La seconde source lumineuse possède une intensité 6,25 fois plus importante que la première source lumineuse.
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    Calculez l'efficacité. Si vous utilisez les ampoules lumineuses comportant le nombre de watts, par exemple « 60 W » pour « 60 watts », sachez qu'il s'agit de la quantité d'énergie électrique que l'ampoule utilise. Divisez l'intensité relative de l'ampoule par sa puissance pour trouver à quel point celle-ci est efficace comparativement à d'autres sources lumineuses. Par exemple…

    • Une ampoule de 60 W avec une intensité relative de 6 possède une efficacité relative de 6/60 = 0,1.
    • Une ampoule de 40 W avec une intensité relative de 1 possède une efficacité relative de 1/40 = 0,025.
    • Puisque 0,1 / 0,025 = 4, l'ampoule de 60 W est quatre fois plus efficace pour transformer l'énergie électrique en lumière. Notez que cela utilisera tout de même plus d'énergie que l'ampoule à 40 W, et cela vous coutera donc plus cher, l'efficacité vous indique simplement « combien vous en aurez pour votre argent ».
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Conseils

• Après avoir utilisé le photomètre Joly pour comparer les intensités lumineuses de différentes sources, vous pouvez mesurer ces intensités en utilisant un luxmètre analogique ou numérique. Les nouveaux luxmètres numériques mesurent l'intensité lumineuse en lux, tandis que certains vieux luxmètres analogiques mesurent l'intensité lumineuse dans une unité plus ancienne appelée foot-candle, égale à 0,1 lumen par mètre carré. Un foot-candle équivaut à 10,76 lux.

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Éléments nécessaires

• Un photomètre

ou, pour un appareil fabriqué à la maison…

• Un bloc de cire de paraffine (disponible en boites de 2 kilos en épicerie ou en quincaillerie)
• Un couteau aiguisé
• Une feuille d'aluminium
• Une petite boite en carton (vous pouvez peut-être utiliser la boite dans laquelle se trouvait le bloc de cire de paraffine)
• Des ciseaux
• Deux éclairages du même type, comme des lampes de bureau
• Un centimètre
• Des ampoules électriques à tester (3 ou plus, de différentes valeurs de watts ou de lumens)