IV. — PHOTOMÉTRIE

Principe. — Une lentille L (fig. 20 et 21) centrée sur l’axe du charbon, projette une image réelle agrandie du cratère dans le plan du photomètre. Le grandissement est choisi de façon que la plage du photomètre puisse être considérée comme ayant une brillance uniforme. Après avoir mesuré la valeur de l’éclairement de la plage du photomètre, le calcul suivant permet de passer à la valeur de la brillance de la surface émissive.

Soient :

s, l'élément de surface émissive dont la brillance est B: s, la surface du diaphragme placé devant la lentille L:

p et p', les distances respectives du cratère à la lentille et de la lentille au photomètre ; r, le coefficient de transparence de la lentille; e, l'éclairement mesuré.

L'’intensité lumineuse émanant de l'élément s est Bs. Le flux tombant sur le diaphragme a pour valeur B,Q, Q étant l'angle solide dont le sommet est l'élément s et la

Cuve ve SO04Cu Amm.

Photom etre Lampe fre ss

Etslon 20 B'* Cuve avec liqueur d vel)

Cuve avec eau dll a ile fherrmo- cemgue|" LL

A10%ec.

Fig. 21. — Mesure de brillance.

(y : Bs57 base la surface 5, Q a pour mesure —: Le flux traversant 5, s'exprime donc par + L’éclairement produit est donc

Bs ot pes :

di PA (s” étant l’image de s), P°S comme = - rs —) € devient Te) et l’on peut tirer la valeur

Do ue

OT Si e est exprimé en flux, p' en mètres, « en centimètres carrés, B est obtenu en stilbs.

Mise en œuvre. — Lorsque, vers 1928, le Laboratoire de PAGNY-sur-MosELLE s’équipa pour faire des mesures de brillance, les photomètres physiques n'étaient

LR des pas d’un emploi courant. Il fallait donc comparer visuellement la lumière émise par le cratère à celle d’un étalon à incandescence. Or, les teintes de ces deux lumières sont fortement hétérochromes, et l’on sait que, dans ces conditions, la comparaison est imprécise; de plus, les variations périodiques de brillance du cratère tournant auraient rendu les mesures très difficiles.

On procéda par double pesée, c’est-à-dire en tarant le flux de l'arc avec celui d'une lampe à incandescence puis substituant l’étalon à la source à mesurer. La lumière de la lampe tare était bleuie au travers d’un filtre à liqueur cupro-ammoniacale, de manière que sa teinte fût voisine de celle de la lumière de l'arc. De toute façon, la comparaison avec le cratère était rendue à peu près homôchrome, tandis que la comparaison avec la lampe étalon était hétérochrome. Sur les conseils de M. Fagry, et bien que la Commission d'Études d’Optique et de Télémétrie de la Marine possédât à cette époque un photomètre à scintillations, on choisit comme instrument de comparaison un photomètre type LuMMER-BropHuN à double contraste.

Pour la comparaison du cratère et de la lampe tare, on faisait les pointés en ramenant successivement le photomètre plus loin et plus près, et l’on saisissait bien ainsi l’égalisation des éclairements. On procédait ensuite en toute tranquillité, et par la même méthode à la comparaison de la lampe tare avec la lampe étalon. L'expérience a montré que les mesures ainsi faites par trois expérimentateurs exercés se recoupaient à moins de 5 % près.

Le photomètre à double contraste ayant été détruit en 1944, trois solutions pouvaient être envisagées : rétablir l'installation d’avant-guerre, conserver la méthode visuelle en se servant d’un photomètre à scintillations, s’adresser à une méthode purement physique.

Une méthode purement physique est utilisée au Centre de Recherches de Marseille. La comparaison entre le cratère et l’étalon à incandescence y est faite au moyen d’une cellule photoélectrique, dont la sensibilité sélective est rendue voisine de celle de l’œil au moyen d’un filtre convenable.

Bien que cette méthode soit rigoureuse, j’ai préféré conserver une méthode visuelle, et faire usage du photomètre à scintillations conçu par M. Bcer [23] et construit par Omnium scientifique et industriel.

Les mesures auxquelles j’ai procédé m'ont montré qu’il n’était plus nécessaire de bleuir la lumière de la lampe opposée à l’arc. J’ai conservé la méthode de double pesée, d’une part pour ménager la lampe étalon, et d’autre part, pour pouvoir disposer d’une grande gamme de sensibilités, en faisant varier l’intensité de la source servant de témoin.

Les chiffres de brillance donnés dans le présent travail ont été obtenus par l’ancienne méthode, l'opérateur étant en général M. PERRIN, ceux relatifs à la lampe intensive à charbons horizontaux ont été trouvés par moi avec une installation provisoire comportant le photomètre BLer. Voici les données relatives à ces dernières mesures :

Distancetcratére- lentille en Re" 0,50 m environ Distance lentille-photomètre : :... 7... "TO ANT Diaphranmes utilisés 2e A MR EN Eee 2,5 et 3 mm de diamètre

Cellule L. M. T. diaphragmée à 8 mm, corrigée par

üun filtre. Viscor fourni par LME re — Diaphragme du photomètre....................... 7,5 mm Fréquencerde-sciatiliationst nes eme AE 13 par seconde

CE

Mesure de la brillance sur la surface du cratère. — La mesure au photomètre étant longue, il fallait disposer d’un instrument de mesure physique permettant l’exploration rapide de la surface du cratère, Généralement on se borne à relever la brillance sur l’axe vertical en effectuant une mesure par millimètre.

Dès 1928, on utilisa pour explorer le cratère une pile thermoélectrique du Dr Mozr reliée à un galvanomètre. Un filtre liquide placé devant les soudures modifiait la sensibilité de la pile aux différentes radiations de manière à l’amener à être voisine de celle de l’œil. Ce filtre, préconisé par Ives [24], se composait de deux cuves de verre renfermant sous 1 cm d'épaisseur, la première de l’eau distiliée, la seconde une solution de la composition suivante :

CRISE E ACER CR rune Leon chruc ee AUS Gr ,2

Sulfate double de cobalt et d’ammonium ................. 14,5 Chromate neutre de potassium................ TR re Etre 1,9

Bars OS Eponi rh Ges Se tres rames

La pile et son filtre pouvaient être placés devant le photomètre, de façon que le flux tombant alors sur ses soudures fût approximativement le même que celui couvrant la plage du photomètre. Un support mobile permettait de déplacer la pile et son filtre afin d’explorer les différentes régions du cratère.

On commençait par faire des mesures de base avec le photomètre, puis avec la pile thermo-électrique qu’on lui substituait. Les déviations du galvanomètre pouvaient aussi être étalonnées en brillances. La pile était ensuite déplacée sur l’axe vertical, et mise en station en des positions correspondant à des écarts de : mm sur le cratère.

Voici quelques données relatives à cette mesure (fig. 21):

Distanestennllediaphrasmentrenr tee rt 0,50 m

Diamétre dudraphragme envilon Re te ee 4 mm

Distance lentille-pile thermo-électrique ................ 10 M

Distance lentille-photomètre aux environs de........... 13 m

Diamètre de la surface sensible de la pile............... 20 mm

Diamètre de la plage du photomètre environ ........... 30 mm

Photomètre à double contraste LumMER-BRODHUN........

Piletthermo-électrique dus D'AMOLLE SERIE ARS net. 8o éléments 3

Galvanomètre Cambridge à suspension ......... FE RSR 100 NE 0 Enregistrement des courbes de brillance. — L'emploi du photomètre physique

suggère l’enregistrement direct de la courbe de brillance. On peut ainsi avoir une idée précise des fluctuations, et améliorer en même temps la précision de la mesure.

La figure 22 représente le dispositif d'enregistrement que j'ai réalisé en 1940 avec M. GameL. L'élément sensible était relié à un galvanomètre projetant son spot sur une fente, derrière laquelle pouvait se mouvoir un tambour portant une feuille de papier photographique. Le mouvement de .ce tambour était rendu solidaire de celui de l'élément sensible; à chaque position du papier correspondait donc un point de l’axe vertical du cratère.

L'emploi d’une pile thermo-électrique présente un inconvénient. Par suite de l’énergie calorifique qui s’accumule, le courant de zéro n’est plus nul quand on effectue la mesure de fermeture. Ce défaut est supprimé si l’on remplace la pile thermo-électrique par une

Eee

cellule à couche d'arrêt. La cellule L. M. T. 3 002B que nous utilisions avait un Zéro stable, d'autant plus que les éclairements étaient de l’ordre de quelques lux seulement. Il était nécessaire de modifier la sensibilité sélective de la cellule aux radiations de différentes longueurs d’onde, de manière à la rendre voisine de celle de l’œil. Sur le

"TT Q Tambour garm de | papier sensible Fe Lampe spot

NARNIA

RD ent mobile

Fig. 22. — Inscription photographique des courbes de brillance.

conseil de M. le Professeur FLEURY, nous effectuions cette correction par la liqueur mise au point par Dsoupar [25], dont voici la composition :

Sultate dercuivre cristalltsé PRE PERRET 25 g Dichromaterdé potassium E PRE erERS I HAUIISPIIIE 6 PR NE RU I D ne 1000 EPatsse er, br EL RETRO A RRET EE 2 cm

Les figures 23 (voir planche) reproduisent des enregistrements ainsi obtenus. Le mouvement de translation de la cellule était sensiblement uniforme; les variations périodiques autour de la valeur moyenne correspondent à la rotation du charbon positif.

Le dispositif d'essais, tel qu’il est représenté sur la figure 22, va être réalisé de façon plus robuste. Le filtre liquide sera remplacé par un filtre de verre « Viscor » spécialement adapté à la cellule L. M. T.3 002B. La courbe de sensibilité de l’ensemble cellulefiltre publiée par la Société L. M. T. est très voisine de celle de l'œil moyen. L’imperfection de la correction n’a d'importance qu’autant que la distribution spectrale énergétique de la lumière change. Or, cette dernière change surtout lorsqu'on passe de la

zone de la mèche à la zone de l'écorce, qui est de brillance basse, et dont l'émission lumineuse est peu utilisée en pratique.

En résumé, voici la méthode la plus pratique pour déterminer la répartition de la brillance sur la surface d’un cratère de charbon d’arc. Procéder, pour la zone la plus brillante, à une mesure photométrique visuelle à l’aide du photomètre à papillottements. Prendre alors un photomètre physique convenablement corrigé en fonction de la sensibilité de l'œil moyen, et explorer la surface du cratère. Comme la température de couleur de la lumière émise par un arc est fonction de multiples facteurs, et que la correction de sensibilité d’un photomètre physique n’est jamais parfaite, il est prudent de procéder dans chaque cas à une mesure photométrique visuelle de base.