La puissance dans une voie se mesure en watts : puissance visible en lumens
La puissance dans la voie de chauffage par rayonnement se mesure en watts. C’est simple et on l’appelle souvent la puissance radiante. Plus complexe est de penser au flux ou au débit à travers une zone particulière – le nombre de watts par mètre carré. C’est ce qu’on appelle le flux radiant.
Cependant, ni l’un ni l’autre ne tient compte de la sensibilité de l’œil aux différentes fréquences, et ils ne peuvent donc pas vraiment être des mesures de la luminosité. La puissance rayonnante et le flux rayonnant pourraient tous deux être très élevés, et pourtant vous ne verriez rien, car toutes les fréquences se situent en dehors du domaine visible. L’énergie décalée par les photons du faisceau ne correspond pas à l’énergie nécessaire pour déclencher les processus dans votre œil qui vous permettent de voir.
Il existe une gamme de mesures (utilisées en photométrie) qui sont accordées à l’œil standard que vous pouvez rencontrer. C’est un domaine complexe, et une sélection saillante est traitée ici.
La puissance de la lumière détectée par l’œil humain est un bon point de départ, et est l’analogue de la puissance radiante, ajustée pour l’œil humain. Elle est mesurée en lumens. Lors de l’achat d’une ampoule, il est conseillé d’opter pour le nombre le plus élevé de lumens par watt que vous pouvez trouver, afin de maximiser le rapport entre photons visibles et photons invisibles. Ou, comme indiqué dans le SPT : L’énergie et l’électricité, la majeure partie de la puissance sera dans la voie de l’éclairage et seulement un peu dans la voie du chauffage.
Le lux est une unité qui mesure la luminosité détectable
Le lumen ne vous renseigne pas sur la luminosité, car la luminosité concerne le flux de photons détectables par unité de surface, et il existe un équivalent photométrique du flux radiant (wattmètre2) ou 1 W m-2) pour assurer cette fonction. C’est le lux. Un lux correspond à 1 lumen mètre-2. Vous êtes peut-être le plus susceptible de le rencontrer dans les spécifications relatives à la sensibilité des dispositifs d’imagerie électronique (comme les caméras vidéo).
Les capteurs très sensibles n’ont besoin que de quelques lux pour fonctionner, ne recueillant que quelques photons. Un capteur moins sensible peut compenser en augmentant sa surface, comme le fait la pupille de votre œil lorsque la lumière devient faible.
Les lumens sont l’équivalent moderne de la puissance des bougies
Il y a encore une étape intéressante ici. De même que la puissance est la plus intéressante pour l’homme dans des situations pratiques (rappelez-vous l’unité cheval-vapeur, pour montrer combien de chevaux une machine à vapeur dernier cri pouvait remplacer), l’éclairage est le plus intéressant lorsque nous le mettons au travail. La bougie a rempli la même fonction que le cheval-vapeur pendant de nombreuses années en tant qu’unité d’intensité lumineuse. Prenez une bougie standard – de taille et de composition fixes – et comparez son rendement avec celui de la source à étalonner. L’intensité lumineuse d’une source dépend de la puissance émise dans une direction particulière, car nous sommes généralement intéressés par l’éclairage de quelque chose, et pas seulement par l’éclairage.
L’unité moderne est la candela. Si une source est de 1 candela, uniformément dans toutes les directions, alors elle émet une puissance lumineuse de 4PI lumens. La candela est maintenant l’une des six unités de base du SI, à laquelle toutes les autres sont liées. Vous avez donc creusé jusqu’à la base définie de manière opérationnelle sur laquelle tout le système d’unités est construit. Cela semble un bon endroit pour s’arrêter – avant que les choses ne deviennent trop compliquées.
Voici les unités de base :
| quantité | unité | symbole. | |
|---|---|---|---|
| longueur | mètre | m | |
| masse | kilogramme | kg | |
| temps | seconde | s | |
| courant électrique | ampère | A | |
| température thermodynamique | kelvin | K | |
| quantité de substance | mole | mole | mol |
| intensité lumineuse | candela | cd. |
La candela permet de définir le lumen, et le lumen pour définir le lux.
Les bougies n’ont pas tout à fait été bannies – les astronomes se réfèrent encore à des bougies standard. Il s’agit d’objets dont la luminosité est connue. A partir de celle-ci et de l’intensité détectée sur Terre, ils peuvent calculer la distance à laquelle se trouvent ces objets, en suivant la voie candela-lumens-lux.
Les bougies ne sont pas tout à fait bannies.