de 6 au paquet

L'intensité obtenue avec le gaz d'éclairage varie suivant les qualités de charbon et les soins apportés à l'épuration. En général, un bec, pour donner l'intensité de la lampe carcel, brûle 125 litres de gaz à l'heure. A Paris, il est d'usage de compter sur une dépepse de 140 litres par carcel et par heure, en tenant compte des fuites et des irrégularités du compteur.

Unité de lumière adoptée par la Conférence internationale dea Unités électriques. — Cette conférence a adopté les résolutions suivantes, sur la proposition de M. VioUe :

L'unité de chaque lumière simple est la quantité de lumière de même espèce émise ^ dans la directionnormale^ par un centimètre carré de platine fondu ^ à la température de solidification.

L'unité pratique de lumière blanche est la quantité de lumière émise normalement par la même source.

Voici le procédé indiqué par M. VioUe pour réaliser cette unité :

Pour obtenir une surface de platine toujours à la même température de fusion et assez nette pour posséder le même pouvoir émissif, il faut employer un petit four consistant en un morceau de chaux creusé recevant le platine à fondre. Ce petit four est muni d'un couvercle, également en chaux, traversé par un chalumeau à gaz d'éclairage et oxygène.

Le platine étant fondu et même porté à une température supérieure à celle de sa fusion est amené au-dessous d'un diaphragme percé d'une ouverture de surface déterminée. On peut prendre telle surface que Ton veut^ L'éclat étant le même en tous les points de la surface rayonnante, il suffit d'adopter tel multiple ou sous-multiple du centimètre carré pour avoir le multiple ou le sous-multiple correspondant de l'unité fondamentale.

Les rayons sortant par l'ouverture du diaphragme sont reçus par un photomètre soigneusement protégé contre toute radiation extérieure.

Le rayonnement du platine et celui de la source lumineuse à mesurer étant ainsi tous les deux envoyés sur l'écran photométrique, on amène les deux éclairements à l'égalité.

Il résulte de l'observation photométrique qu'on saisit avec facilité le moment oîi il faut relever la mesure, d'autant plus que la solidification définitive est accompagnée d'un éclair qui marque ainsi la fin de la période pendant laquelle l'intensité lumineuse est restée constante.

Cette unité de lumière n'est pas commode à réaliser dans les ateliers; elle ne peut réellement servir pratiquement qu'à étalonner des bougies, des brûleurs à gaz ou des lampes de divers systèmes.

Étalon Hefner-Âlteneck. — M. Hefner-Alteneck, ingénieur de la maison Siemens etHalske, a proposé comme étalon lumineux la flamme produite par une mèche saturée d'acétate d'amyle^ substance qu'on obtient en distillant deux parties d'acétate de potasse avec une partie d'alcool amylique et une partie d'acide sulfurique.

Ce liquide peut se préparer facilement avec un degré de

PHOTOMÉTRIE. 473

pureté assurant assez bien la régularité des expériences photométriques.

Le même ingénieur a également proposé l'emploi d'une lampe brûlant de la benzine, dont l'éclat était sensiblement le même que la bougie normale allemande.

Étalon Vemon-Harcoort. — M. Vernon-Harcourt a employé avec succès, pour obtenir une lumière fixe et d'une constance exceptionnelle, les vapeurs de penianey qui ont la propriété de brûler toujours dans des conditions identiques. Le pentane est un cai'bure d'hydrogène extrait du pétrole.

Ce dernier étalon donne, si nous en croyons M. Dibdin, des résultats extrêmement remarquables. Sur 15â expériences réalisées au moyen d'une lampe au pentane, il s'en est trouvé 150 ayant donné des écarts inférieurs à 1 pour 100, tandis que, en opérant avec des bougies en spermaceti, sur 454 expériences, il ne s'en est trouvé que 154 présentant des écarts inférieurs à 1 pour 100. D'un côté on obtient 97 pour 100 de bons résultats, tandis que, de l'autre, cette proportion se trouve réduite à 34 pour 100.

Appareils photométriques. — Les appareils employés pour comparer les intensités lumineuses sont très nombreux ; les uns, et c'est le plus grand nombre, ne servent qu'à évaluer la puissance directe des foyers ; les autres permettent, non seulement d'effectuer cette opération, mais encore de déterminer les conditions générales et particulières d'un éclaîrement solaire ou artificiel.

Nous décrirons sommairement quelques-uns de ces appareils.

Photomètre Rumfort. — Ce photomètre est basé sur le principe que l'intensité des ombres est proportionnelle à l'intensité des lumières qui leur donnent naissance. Il se compose (Fig. 87) d'un écran vertical CD formé d'une feuille de papier blanc tendue sur un châssis AB et d'une tige cylindrique, fixée verticalement à une certaine distance de l'écran. Les lumières / et L sont placées de manière à ce que les flammes aient la même hauteur et

à ce que leurs ombres mn et MN soient très près l'une de Tautre. L'observateur apprécie par transparence l'intensité des ombres, et, en modifiant la position des lumières, il arrive très rapidement à égaliser les deux ombres.

Photomètre Bouguer. — Cet appareil consiste en un cadre en bois portant deux ouvertures égales recouvertes de papier

Fig. 87. — Photomètre Rumfort.

translucide; une paroi opaque est placée à angle droit sur l'écran ainsi formé et sépare les deux ouvertures dont l'une reçoit les rayons de la lumière étalon et l'autre ceux de la lumière à mesurer. On déplace une des lumières jusqu'à ce que l'observateur, placé derrière l'écran, voie les deux ouvertures également éclairées, et on mesure les distances des lumières aux ouvertures.

Photomètre Foucault. — Le photomètre imaginé par M. Léon Foucault (Fig. 88) est un des plus commodes et des plus employés. Il se compose d'un cadre vertical en bois noirci dans lequel se trouve pratiquée une ouverture à la hauteur de l'œil de l'observateur. Cette ouverture est munie d'ailes inclinées et reçoit entre deux rainures latérales une plaque de verre dépoli dpnt une partie est visible derrière l'ouverture.

Perpendiculairement au verre, placé contre le cadre MN, se

PHOTOMÉTRIE.

. — Photomètre Foucault.

trouve un écran PQ divisant le cadre en deux parties égales. Cet écran porte une échelle graduée qui coulisse dans un guide horizontal et traverse sa face antérieure de manière que l'observateur puisse faire mouvoir l'écran et régler la distance qui le sépare de la plaque de verre. Le déplacement de l'écran a pour effet de réduire à une simple ligne l'ombre qui sépare les deux surfaces éclairées par les foyers L et L'.

Pour établir l'uniformité de teinte, on recouvre souvent la plaque de verre dépoli d'une plaque de verre coloré transparent. Le verre qui convient le mieux est du verre transparent ordinaire rendu opalescent par un dépôt bien uniforme d'amidon en poudre très fine.

Notons que, pour bien réussir des expériences photométriques avec l'appareil Foucault, comme avec les appareils similaires, il est nécessaire de placer le photomètre et l'œil à l'abri de toutes les lumières autres que celles à comparer et d'éliminer toute lumière réfléchie ou diffusée. On arrive à ce résultat en examinant les surfaces éclairées au moyen d'un cône ou d'un cylindre de carton noirci à l'intérieur qui maintient l'œil à une certaine distance de la plaque, et en plaçant l'appareil et l'observateur dans la plus grande obscurité possible. Nous conseillerons également de ne pas prendre de mesures photométriques plus de deux heures

par jour pour éviter de trop fatiguer l'œil,, et de faire vérifier par plusieurs opérateurs les écrans lumineux, quand on juge que l'égalité de Féclairement est obtenue.

Photomètre Degrand. — Cet appareil est semblable au précédent, à cette différence presque l'écran, perpendiculaire au verre, est remplacé par un écran parallèle percé d'une ouverture longitudinale. La figure 89 montre les organes principaux du photomètre Degrand. A est le cadre à ailettes par

Pig. 89. — Photomètre Degrand.

lequel on observe, D le verre dépoli, C l'écran et B l'ouverture par où passent les rayons des deux sources lumineuses.

Photomètre Bunsen. — Cet appareil est également un des plus employés dans les laboratoires et les ateliers ; un peu plus compliqué que les précédents, il est, par contre, d'un emploi plus rapide et ses indications sont un peu plus précises. Il est basé sur ce fait que, si l'on place entre deux lumières un écran sur lequel se trouve une tache d'huile, cette tache disparait quand elle est également éclairée sur ses deux faces.

La construction en est très bien comprise. L'appareil se compose en principe d'une échelle graduée sur laquelle glisse un petit chariot muni d'un cadre et d'un index (Fig. 90). Le cadre AB est tendu d'un diaphragme en papier, recouvert d'une solution desperma- -= ^ ^^^ ^^ ^^ benzine, sauf un espace

^ - -^ m réservé au milieu. Ce cadre est

Fig. 90. -Photomètre Bunsen. P^^c^ ^ l'intcrsection de dcux mi-

roirs MN'et M'N'. La bougie est disposée sur une balance qui indique la dépense de spermaceti ou de stéarine à l'heure. L'écran est renfermé dans un cylindre métallique ouvert aux deux bouts et muni de deux ouvertures longitudinales, permettant d'observer en même temps les deux miroirs. Le cadre portant le diaphragme est déplacé jusqu'à ce que la tache qui y est réservée soit rendue invisible. On note alors la division de l'échelle en face de laquelle se trouve l'index.

Photomètre Silvanus Thompson et Starling. — Cet appareil (Fig. 91) se compose d'une barre longitudinale graduée, au miUeu de laquelle sont fixés, dos à dos, et formant entre eux un angle aigu, deux écrans opaques A. Sur l'un de ces écrans vient tomber la lumière c que l'on veut mesurer, et sur l'autre la lumière de deux bougies BB ou candies normales. On obtient les intensités relatives en mesurant les distances du sommet de l'angle des écrans aux bougies et au foyer expérimenté. L'échelle tracée sur la barre

PHOTOMÉTRIE.

est graduée de manière à réduire les calculs à un minimum. Quand la lumière à mesurer est d'une faible intensité, on déplace le support du foyer de N en M, et on divise par deux les nombres indi- • qués sur l'échelle de graduation.

L'appareil Thompson et Starling peut également être utilisé pour évaluer l'intensité d'un foyer à arc voltaïque. A cet effet, la barre D se place sur un support à trois pieds et reçoit en N un miroir elliptique destiné à réfléchir la lumière de l'arc sur l'écran A. Les bougies BB sont alors avantageusement remplacées par de fortes lampes à incandescence étalonnées aussi exactement que possible.

Fig. 91. — Photomètre Thompson et Starling.

Photomètre Cornu. — Dans ses recherches sur la photométrie, M. Cornu recommande l'emploi d'un appareil basé sur la propriété suivante des lentilles, découverte par Bouguer : si l'on place devant une source lumineuse un écran percé d'une ouverture et que le faisceau de lumière traverse une lentille et tombe sur un autre écran placé au foyer de ladite lentille , l'image focale obtenue est, quant à la forme, indépendante des dimensions et de la forme de l'ouverture, et son intensité est proportionnelle à la surface ou section de cette ouverture.

Le photomètre construit par M. Cornu pour la mise en pratique de ce principe est formé de deux objectifs achromatiques identiques, dont les axes optiques se coupent au double environ de leur distance focale commune. Chacun de ces objectifs projette sur un écran blanc l'image de deux diaphragmes derrière lesquels sont placées les sources lumineuses à comparer. Sur

chaque objectif est disposée une plaque métallique portant une ouverture dont la surface est réglable à volonté. On produit régalité d*éclaireme.nt des deux images en modifiant la surface d'une des ouvertures.

Un dispositif ingénieux permet de lire les surfaces des ouvertures sans aucune opération spéciale. Le rapport entre les deux surfaces est le même que celui existant entre l'intensité des deux sources lumineuses soumises à l'expérience.

Si l'on veut augmenter l'exactitude de cette méthode, il suffit de comparer les deux foyers à un troisième foyer auxiliaire; de cette manière- on élimine les causes d'erreur provenant des défauts de construction des lentilles et des diaphragmes.

Photomètre Napoli. — Le principe de cet appareil repose sur les deux phénomènes suivants :

1*» Si, par un trou pratiqué dans la paroi d'une chambre noire, on reçoit sur la paroi opposée la lumière émise par une source lumineuse quelconque, la surface éclairée parait également intense dans toute son étendue, à la seule condition que les rayons du faisceau soient, autant que possible, parallèles. En réduisant ce trou de moitié, la quantité de lumière reçue sur le fond de la chambre noire sera également de moitié ; il en sera de même pour une réduction quelconque de l'ouverture. La lumière reçue sur la paroi qui sert d'écran sera, dans tous les cas, directement proportionnelle, en quantité, à la grandeur de l'orifice par où pénètre le faisceau lumineux ;

2° Si on remplace la paroi non éclairée par un disque opaque percé d'un trou à une distance quelconque du centre, et si l'on dispose une source lumineuse en regard de ce trou, on verra, lorsque le disque sera mis en mouvement, l'image se déplacer circulairement sur l'écran et former, par suite de la persistance de ladite image sur la rétine, un anneau uniformément éclairé. L'intensité lumineuse de cet anneau est indépendante de la vitesse du disque; elle ne dépend que de la surface du trou, de sorte que, si, pendant la rotation du disque, on augmente ou on diminue la grandeur de l'ouverture, l'anneau sera plus ou moins éclairé.

PHOTOMÉTIUE.

Voici comment M. Napoli a appliqué le principe que nous venons d'exposer :

Deux disques D D' de même diamètre (Fig. 92) sont juxtaposés et échancrés en créneaux sur leur pourtour.

Ces disques se meuvent Tun sur l'autre de manière à pouvoir présenter des espaces vides plus ou moins grands à la volonté de l'observateur. L'un des disques est calé sur l'arbre central lequel est mis en mouvement à l'aide d'un volant et d'une corde sans fin. L'autre disque est mobile sur l'arbre central et porte un cylindre à rainure hélicoïdale dans laquelle s'engage un pivot tenu par le manchon C. Ce manchon, au moyen d'un; clavetage, peut se mouvoir longitudinalementdans une seconde rainure pratiquée sur l'axe du premier disque et suivant une génératrice; il est en outre terminé par une crémaillère circulaire, actionnée par le bouton B (Fig. 93) et par le pignon P.

Grâce à ce petit mécanisme, il suffit de tourner le bouton B pour déplacer le second disque et pour augmenter ou diminuer les ouvertures du pourtour. Le pas de la rainure hélicoïdale est calculé de façon qu'à une course totale de va-et-vient du manchon correspond un recouvrement complet des deux disques l'un par l'autre, recouvrement interceptant ainsi toute lumière ou ouvrant, au contraire, totalement tous les créneaux.

Au bout de l'axe du pignon P, en B, se trouve une aiguille qui indique, sur un cadran divisé en degrés, l'importance exacte des ouvertures.

En 0 (Fig. 93), l'inventeur a placé un oculaire au sommet d'une lunette conique, bouchée à l'autre extrémité par un verre dépoli; et dans l'axe vertical de la lunette se trouve, au delà du verre dépoli, on écran opaque E destiné à séparer les rayons

Fig. 92. — Disques du photomètre Napoli.

émis par la lumière étalon de ceux émis par le foyer à mesurer. Au moyen du bouton c et de la crémaillère A, cet écran peut •avancer ou reculer de manière à fournir une estimation aussi commode que précise.

Un autre bouton permet de rapprocher plus ou moins les deux plaques e et e' qui servent à augmenter ou à diminuer le champ lumineux au gré de l'observateur.

Fig. 93. — Photomètre Napoli.

Pour se servir de Tinstrument, on place les deux lumières à comparer à une distance égale, l'une et l'autre, du verre dépoli, et sous un angle tel que l'écran E forme la bissectrice de cet angle. De la main droite on tourne la manivelle M à raison d'un tour environ par seconde, ce qui donne pour les disques D D^ une vitesse de 30 tours. On fixe l'œil à l'oculaire 0 pendant que, dé la main gauche, à l'aide du bouton B, on ouvre ou on resserre les

PHOTOMÉTRIE. 484

échancrures des disques pour obtenir sur le verre dépoli deux images lumineuses de même intensité.

Les rayons de la lumière étalon arrivent directement sur le verre dépoli ; ceux émis par le foyer à mesurer passent par les échancrures des disques.

L'aiguille du cadran indique le nombre de degrés correspondant à l'ensemble des ouvertures. Le rapport de ce nombre à la circonférence donne le chiffre d'unités en fonction de la lumière type. Si le quotient est 3, 4, 5, par exemple, cela indique que le foyer à l'étude est 3, à, 5 fois aussi intense que le foyer étalon .

^^rl.. {

Fig. 94. — PhoUmètre do dispersion.

Comme on n'a pas à déplacer les lumières, on peut très facilement et très rapidement recommencer l'expérience, et la faire contrôler par plusieurs observateurs.

Photomètre de dispersion Ayrton et Perry. — Cet appareil est combiné pour permettre la mesure des foyers très intenses, comme ceux produits par l'arc, à l'aide d'une bougie étalon ordinaire, n est basé sur le principe de l'égalité des ombres projetées sur un écran par deux sources de lumière ; seulement, au lieu d'envoyer directement sur le corps opaque le faisceau lumineux du puissant foyer S (Fig. 94), on le projette sur un miroir argenté H placé obliquement, lequel renvoie ce faisceau sur une lentille concave G, qui disperse les rayons. La lumière de l'étalon D est directement envoyée sur le corps opaque B B'. C'est en l'appro-

chant ou en l'éloignant de l'écran A qu'on arrive à égalisef les orabres en D' et S'.

On calcule ensuite l'intensité du puissant foyer par la formule :

dans laquelle L est l'intensité cherchée ; D la distance du foyer au miroir, augmentée de la distance du miroir à l'écran ; d la distance de la lentille à l'écran; /la distance focale de la lentille; c la distance de la lumière étalon à l'écran.

Pour éviter des calculs compliqués, on joint à chaque appareil une table de réduction qui permet d'évaluer très simplement l'intensité cherchée.

Photomètre Wybauw. — M. Wybauw, ingénieur à Bruxelles, pour faire disparaître les inconvénients provenant des grandes différences d'intensité et de composition des lumières entre les foyers à comparer, a imaginé une ingénieuse disposition qui consiste à déterminer l'intensité d'un foyer lumineux d'après la quantité de lumière-type qu'il faut ajouter à deux éclairements inégaux de ce même foyer, dont on connaît préalablement le rapport.

Son appareil, étudié surtout au point de vue de la mesure de l'intensité lumineuse de l'arc voltaïque, se compose d'une boîte rectangulaire, noircie à l'intérieur, dans laquelle se trouvent deux miroirs inclinés à â5o sur la direction des rayons émis par le foyer à mesurer. Ces faisceaux lumineux, réfléchis sous le même angle, viennent frapper deux petits disques en papier blanc formant écrans, dont les images sont renvoyées par un miroir d'angle vers l'observateur. En même temps que la source électrique éclaire l'un et l'autre miroir, un des miroirs reçoit de l'étalon lumineux une certaine quantité de lumière jaune, de telle sorte que cette quantité, bien différente de celle de l'arc, se trouve noyée dans celle-ci et produit une uniformité de teinte qui rend plus facile la comparaison des deux écrans.

Une expérience préliminaire donne la quantité de lumière

PHOTOMÉTRIE. 483

émise par le foyer étalon ; on peut facilement évaluer l'intensité (le la lumière de l'arc.

Photomètre Fizeau et Foucault. — On peut également comparer deux lumières entre elles par des moyens chimiques ; mais ces moyens, qui ne permettent l'examen que des foyers de même nature, et qui sont sujets à des erreurs notables, sont très peu employés.

Fizeau et Foucault comparaient deux arcs voltaïques en sensibilisant des plaques préparées à l'iodure d'argent. La plaque sensibilisée était placée dans une chambre noire, au foyer de la lentille, et on projetait sur elle l'image de la lumière. En produisant une image assez petite, il était possible de déplacer l'axe de l'appareil sans le faire sortir du plan focal, et, en soulevant l'écran pendant un certain temps mesuré par un chronomètre, on pouvait obtenir 6 ou 6 images successives. On traitait ensuite la plaque par des vapeurs de mercure, et on obtenait plusieurs images d'intensités différentes. On opérait de la même manière pour la lumière étalon, et on comparait ensuite les images obtenues.

Photomètre Siemens. — La curieuse propriété du sélénium, dont la résistance électrique varie sous l'action de la lumière, observée pour la première fois par M. May, a été mise à profit par M. Werner Siemens pour la construction d'un photomètre. Ce photomètre est formé d'un tube de cuivre noirci à l'intérieur. Une des extrémités de ce tube est munie d'un diaphragme et l'autre porte une plaque de sélénium qu'on peut exposer ou soustraire à l'action de la lumière au moyen d'un écran. La plaque de sélénium est reliée à une petite pile. L'appareil est complété par un galvanomètre à miroir du système Thomson,

La plaque de sélénium est exposée successivement à la lumière du foyer à mesurer et à celle de la bougie étalon, et on applique la règle du carré des distances dès qu'on a obtenu des résistances égales.

Photomètre Coolon. — Ce photomètre est basé sur l'emploi

du radiomètre de Crookes, dont les ailettes se meuvent sous l'action de la lumière.

L'appareil de M. Raimond Coulon se compose d'un globe de verre dans lequel le vide est soigneusement fait, et contenant un disque qui peut tourner librement sur un axe vertical. Une moitié de ce disque est peinte en blanc et l'autre moitié est recouverte de noir de fumée. Ce globe est placé dans une chambre cubique en métal, remplie d'eau et maintenue à une température uniforme. Au milieu de chatjue face de la chambre se trouve une ouverture munie d'un vene; deux des ouvertures placées en face l'une de l'autre permetten l d'examiner le radiomètre, tandis que les deux autres reçoivent ks rayons lumineux qui tombent sur les ailettes. Sous l'action diffé •entielle de ces rayons, le radiomètre se met à tourner. On arrête graduellement le mouvement en éloignant la lumière la plus puissante. Quand on a obtenu Timmobilité des ailettes, on note les distances respectives des lumières; on les change de côté en les plaçant aux mêmes distances de la chambre que primitivement, et on cherche de nouveau à immobiliser le radiomètre. On prend la moyenne des deux résultats et on a ainsi une mesure suflisamment exacte.

M. Coulon a étudié différentes dispositions fort ingénieuses pour rendre plus pratique l'emploi de son appareil. Nous ne les décrirons pas; nous tenions seulement à signaler l'emploi du radiomètre en photométrie, mais nous ne saurions en conseiller l'usage dans la pratique industrielle.

Mesure de la lumière de Tare voltaïque. — L'arc produit une lumière qui dépend : 1^ de l'intensité et de la nature des courants qui le produisent; T de la longueur de l'arc; 3** de la section et de la qualité des charbons employés.

Avec des courants alternatifs, les rayons ont à peu près la même intensité dans toutes les directious; tandis qu'avec des courants continus, la lumière répandue dans l'espace est très inégalement répartie autour du centre de l'arc.

Cette inégalité provient de la façon dont brûlent les charbons; le charbon positif, qu'on met généralement à la partie supérieure du régulateur, se creuse, tandis que le charbon négatif

PHOTOMÈTRIE. 485

se taille en pointe. Le creux du charbon positif forme une sorte de réflecteur naturel qui renvoie la lumière dans la région du'bas. Les diflîérences d'intensité sont considérables ; avec certains charbons, on constate souvent 100 unités horizontalement, 20 unités à 30 degrés au-dessus de rhorizontale, et jusqu'à 100 unités à 40 degrés au-dessous de l'horizon taie.

Avec des crayons homogènes, mais brûlant très rapidement et ayant une faible section, on peut, avec un même courant, produire 3 ou A fois autant de lumière totale qu'avec des crayons denses, de grande section, s'usant très peu.

Ceci explique les difl<érences considérables qu'on signale dans les notices rédigées par les constructeurs et même dans les expériences réalisées par d'intègres professeurs.

Pour éviter des appréciations erronées, après une étude assez complète de la question, nous avons proposé- d'évaluer la lumière à arc, provenant des courants continus, en mesurant l'intensité horizontalement et en doublant le résultat obtenu. Le Jury de l'Exposition internationale de 1881 avait établi la formule suivante, en se basant sur lA expériences :

dans laquelle S est l'intensité moyenne sphérique, H l'intensité horizontale, M l'intensité maxima.

M. Hefner-Alteneck proposait de prendre l'intensité à 30 degrés en dessous de l'horizontale, sous le judicieux prétexte que c'est entre 20 et AO degrés que la lumière est le plus généralement utilisée.

Pour plus de simplicité, les principaux constructeurs désignent aujourd'hui la puissance des régulateurs par le nombre d'ampères du courant qui les alimente.

Il n'est pas cependant sans rutérêt d'indiquer quelques-unes des méthodes employées pour la mesure des intensités lumineuses de Tare voltaïque dans diverses directions.

Méthode par lumière directe. — En 1878, nous avons entre-

pris une série d'expériences photométriques dans le but de comparer entre eux les charbons de cornue et les charbons artificiels alors dans toute leur nouveauté, et de rechercher le meilleur mode d'emploi des dynamos Gramme à l'éclairage électrique. Incidemment nous avons été amené à étudier la répartition lumineuse dans le champ d'un foyer à arc, et nous avons disposé notre appareil de la manière suivante :

Entre les bras d'un support en fonte oscillait un châssis portant sur ses côtés horizontaux les baguettes de charbon. Au support était fixé un secteur gradué sur lequel une aiguille indicatrice, faisant corps avec le châssis, permettait de lire l'inclinaison des charbons sur la verticale.

Nous ajustions bien les crayons; nous les laissions brûler jusqu'à ce que le creux du positif fût bien formé et que l'arc fût bien à sa longueur normale, et nous prenions les mesures photométriques au moyen d'un photomètre Foucault et d'une lampe Carcel montée sur une règle graduée à coulisse. Ces mesures étaient prises sous diverses inclinaisons du châssis, très rapidement, afin de ne pas laisser la taille des crayons s'altérer. Après chaque mesure, nous remettions le châssis verticalement et nous vérifiions rigoureusement la longueur de l'arc en la projetant sur un écran.

Méthode par lumière réfléchie. — MM. Sautter et Lemonnier se servaient dans le même but d'un support fixe, qui permettait de mesurer les intensités lumineuses tout autour de l'arc, sans incliner les crayons.

L'appareil se composait d'un pied vertical portant des guides entre lesquels se déplaçait le chariot qui recevait le régulateur à arc. Ce chariot était maintenu à hauteur convenable au moyen de deux vis. Un index déterminait la hauteur du point lumineux. Au lieu de mesurer directement la lumière, on mesurait les rayons réfléchis par un miroir coulissant sur une règle graduée et pouvant prendre l'inclinaison convenable pour éclairer l'écran du photomètre.

On prenait d'abord une mesure horizontale directe, puis une série de mesures obliques, en changeant la position du miroir de

PHOTOMÉTRIE.

manière à l'amener successivement en face de chacune des divisions de récbelle. Ces divisions correspondent à des angles d'émission augmentant de 10 en 10 degrés. On corrige les résultats obtenus en les multipliant par le coefficient de réflexion du miroir qu'on doit avoir soin de déterminer exactement et de vérifier de temps en temps.

M. Hefner-Alteneck procède à peu près de la même manière : sur les deux montants qui supportent le charbon inférieur (Fig. 95) est fixé un arc métallique D portant un bras coudé qui lui-même sert de support à un miroir S. Le bras A peut tourner autour d'un

Fig. 95. — Appareil Hefner-Alteneck.

axe R en eutrainant un index Z qui indique sur un cadran C l'angle fait par le miroir avec l'horizontale m n.

Les rayons envoyés dans le photomètre sont ceux réfléchis par le miroir S suivant l'angle L p o qui est toujours un angle droit. Un écran opaque B empêche les rayons directs de tomber sur le photomètre.

Comme dans l'appareil précédent, il faut mesurer le coefficient d'absorption du miroir après avoir mesuré sous divers angles l'intensité des rayons réfléchis. On y arrive en laissant tomber sur le photomètre les rayons réfléchis par le miroir, puis en tournant la lampe de 90° autour de son axe vertical, de manière à diriger les rayons directs sur le photomètre. Le rapport des deux intensités observées donne le coefficient de réflexion cherché.

Mesure de Fintensité des lampes à incandescence. — Bien

que les différences de rayonnement d'une lampe à incandescence soient incomparablement moins grandes que celles d'une lampe à arc voltaïque, elles sont cependant assez importantes pour nécessiter des mesures photométriques dans diverses directions.

Ces mesures peuvent d'ailleurs s'effectuer très facilement et sans appareils spéciaux.

En général on désigne l'intensité des lampes à incandescence par la moyenne des intensités prises horizontalement.

Mesure de la lumière diffuse. — Tous les appareils que nous venons de décrire ont été combinés pour comparer un foyer lumineux à un autre foyer lumineux pris pour unité. Le problème qui consiste à mesurer le degré de clarté obtenue dans les diverses parties d'un local est essentiellement différent et présente souvent une plus grande importance que la mesure directe des foyers.

Étant donnée une salle éclairée par une série de foyers, si l'on voulait déterminer par le calcul l'intensité de l'éclairement d'une table placée à un endroit quelconque de la salle, on rencontrerait de grandes difficultés, car il faudrait faire intervenir la position et la distance de chaque foyer, la diffusion des murs et des plafonds, etc.; mais il existe des photomètres d'un emploi facile qui mesurent la lumière diffuse avec une assez grande précision. Parmi ces photomètres, nous citerons spécialement ceux de MM. Mascart et Weber que nous avons eu l'occasion d'employer avec succès et que nous allons décrire avec d'autant plus de détails que nous voudrions en voir l'usage se répandre dans toutes les manufactures, les théâtres, les administrations publiques, et surtout dans les maisons d'éducation ou l'on fatigue la vue des enfants, faute de savoir éclairer convenablement les salles d'études.

. Unité de lumière diffuse. — L'unité de lumière diffuse est celle produite par l'étalon lumineux dans une pièce obscure, sur une feuille de papier blanc placée à un mètre de distance du foyer.

Dans la pratique on prend comme unité tantôt la bougie-mètre

PHOTO MÉTRIE. 489

et tantôt le carcel-mèlre ; c'est cette dernière dont nous nous servons, à cause des différences notables existant entre les bougies des diverses contrées.

Lumière nécessaire pour lire et écrire. — La lumière nécessaire pour lire est d'autant plus intense qu'on veut lire plus vite et moins se fatiguer la vue. M. Javal a constaté que, sur une page d'imprimerie éclairée par une bougie à un mètre, une bonne vue peut lire des caractères n" 7 à G^'.IO de la page; des caractères n» 8 à O'^jSO ; des caractères n» 9 à O'^jOa; des caractères n° 10, comme ceux du présent livre, à 1 mètre. — M. Weber a reconnu que la rapidité de la lecture était en raison directe du degré d'éclairement; qu'en une minute, par exemple, une personne, qui

lit six lignes d'un ouvrage éclairé par - de carcel-mètre, en lit

douze dans le même laps de temps, si l'ouvrage est éclairé par un carcel-mètre.

M. Cohn, qui a écrit un excellent livre sur la matière, évalue la lumière du jour, sur une table bien exposée, à 6 carcels-mètres, et il estime que le minimum nécessaire hygiémquement, pour lire et écrire sans fatigue anormale, doit être de 1,2 carcel-mètre» D'après nos observations personnelles^ la limite qu'on ne devrait jamais dépasser dans les écoles, les bureaux et dans tous les locaux où l'on est obligé de lire et d'écrire, est 1 carcelmètre.

Il est à désirer qu'on fasse des recherches expérimentales pour connaître quelle est la lumière diffuse nécessaire à l'éclairage des locaux les plus divers ; gares, manufactures, ateliers de construction, théâtres, etc., etc.; cela faciliterait beaucoup les études relatives aux installations d'éclairage. On arriverait ainsi à économiser de la lumière dans les parties où l'on n'a besoin que d'une faible intensité, tout en en fournissant davantage là où cela serait nécessaire.

Photomètre Weber. — Ce photomètre, représenté (Fig. 96), se compose d'un tube fixe A, d'un tube mobile B perpendiculaire

au premier, d'un support et d'une botte qui renferme l'appareil quand on ne l'utilise pas, et qui lui sert de socle quand on s'en sert.

Le tube A porte à l'une de ses extrémités une petite boîte destinée à recevoir une lampe à benzine. A l'autre extrémité du tube se trouve un cercle gradué.

Fig. 96. — Photomètre Weber.

Un anneau portant un disque de verre laiteux est placé dans l'intérieur du tube A. Une vis permet d'avancer ou de reculer cet anneau par rapport à la lampe, et une échelle graduée permet de lire à chaque instant la distance qui sépare la flamme du disque en verre. Le courant d'air qui pénètre dans la lampe à benzine est réglé au moyen d'un disque placé sur le tube A, et la hauteur de la flamme de cette lampe peut également être réglée très exactement par un bouton qui se manœuvre de l'extérieur (cette

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hauteur de flamme peul se lire grâce à une échelle graduée fixée à un petit miroir et à une fente garnie de mica, ménagée sur les parois de la boîte).

L'intérieur du tube A est noirci avec soin.

Le tube mobile B, qui est représenté avec l'oculaire en bas, peut se mouvoir à l'aide d'une vis sans fin, de manière à ce que son axe arrive à 180 degrés de sa position primitive, c'est-à-dire à ce que l'oculaire soit en haut. Un secteur gradué indique son inclinaison par rapport à une perpendiculaire au tube Â. Au milieu du tube B se trouve un prisme de réflexion ayant une face tournée dans la direction du tube A et l'autre vers l'oculaire. Grâce à ce prisme, la lumière, réfléchie par le disque, arrivera toujours à l'œil dé l'observateur, quelle que soit la position du tube B.

A l'extrémité du tube B opposée à l'oculaire, se trouve une boite métallique quadrangulaire g^ sur laquelle on place un tube destiné à arrrêter les rayons lumineux venant de côté. Dans la boîte Çj on met latéralement une ou plusieurs plaques de verre laiteux. La lumière, qui vient de ce point à l'oculaire, traverse la partie gauche du champ de vision. Afin de ne laisser tomber aucun rayon lumineux, venant de cette direction, sur l'hypoténuse du prisme, on a placé un écran qui va de là boîte g au prisme. Un second écran, à échancrure ovale, est disposé du côté de l'oculaire, obliquement au prisme, de telle sorte que l'arête du prisme divise le champ de vision en deux parties égales, l'une à droite, l'autre à gauche.

En regardant par l'oculaire, on voit à droite la lumière de l'étalon et à gauche celle de la source à mesurer. Si ces deux lumières ont la même couleur et la même intensité, les deux parties du champ de vision se fondent en un champ uniforme traversé par une ligne de démarcation à peine visible.

La boîte qui sert de support est disposée de telle sorte qu'on puisse y fixer solidement toutes les parties de l'appareil. Une série de lames rouges et vertes permet de varier les expériences suivant la couleur de la lumière à mesurer. Un second prisme de réflexion, annexé à l'appareil, sert aux mesures des lumières venant perpendiculairement ou obliquement.

On peut, avec ce photomètre, prendre des mesures de trois catégories :

1^' Mesures d'intensité de sources lumineuses réduites à un point et ayant la même couleur que la flamme de benzine ;

2^ Mesures de la lumière diffuse de même couleur que la flamme de benzine ;

3° Mesures de sources lumineuses, directes ou difi^uses, dont la couleur diffère de celle de la flamme de benzine.

Pour les lumières réduites à un point, on dirige le tube B sur la flamme à mesurer, après avoir mis dans la boite g une plaque de verre laiteux et avoir placé cette flamme à 1 mètre ou à 2 mètres de ladite plaque en verre laiteux. On regarde alors par l'oculaire et on approche ou on éloigne le disque de verre renfermé dans le tube A jusqu'à ce que les deux surfaces éclairées dans le champ de vision aient la même intensité. Puis, on note la distance de la lampe de benzine au disque de verre et on calcule l'intensité cherchée par la formule

D étant la distance de la source lumineuse qu'on mesure à la plaque de la boîte g\d\d. distance de la lampe à benzine au disque de verre ; et C un coefiîcient relatif à la plaque employée dans la botte g et calculé une fois pour toutes.

Pour mesurer l'intensité d'une lumière difl^use, à un emplacement donné, on dispose sur cet emplacement une feuille de papier d'un blanc mat, en l'inclinant légèrement pour faciliter l'expérience.

On dirige le tube B normalement au centre de cette feuille de papier, marqué d'une petite croix. Pour cela on enlève tous les verres de la boite g et on place le tube B de manière à ce que le centre de la surface blanche tombe au centre de la partie gauche du champ de vision. On règle ensuite la flamme de benzine et on équilibre les intensités lumineuses. Pour les emplacements très éclairés, on ajouté dans la boite g la plaque numé-

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rotée 1 ; puis, si elle ne suffît pas, on la remplace par la plaque n*^2.

Pour mesurer des lumières de couleurs diîférentes, on dispose d'abord l'appareil comme précédemment, puis on cherche l'égalité d'éclairement au moyen d'un verre rouge qu'on place devant l'oculaire; on fait la même opération au moyen d'un verre vert ; et on multiplie le quotient des résultats obtenus par un coefficient variable, indiqué sur un tableau qui accompagne l'instrument.

Remarque. — Les appareils décrits dans ce chapitre donnent bien, au point de vue de l'éclairement, une indication exacte de la puissance relative d'un foyer étalon et d'un foyer considéré; mais, à éclairage photométriquement égal, il est certain que des sources lumineuses aussi différentes qu'une lampe à huile, une bougie, un bec de gaz, un régulateur électrique, ne produisent pas sur l'œil la même impression.

Sans parler des différences considérables existant dans le sens de la vue suivant les individus, sans tenir compte des phénomènes très répandus de daltonisme, de la perception plus ou moins parfaite de certains rayons lumineux, et de l'impressionnabilité plus ou moins grande de l'œil pour ces rayons, une foule de circonstances secondaires ou accessoires modifient, pour un même individu, l'impression produite par un même foyer lumineux et, à plus forte raison, par des sources lumineuses différentes. L'œil humain, malgré sa merveilleuse délicatesse, est donc souvent un mauvais photomètre, et il ne faut pas s'étonner des grandes différences qui existent dans l'appréciation de deux expérimentateurs opérant sur les mêmes foyers, avec les mêmes instruments.

Indépendamment de l'influence bien connue du milieu ambiant et des surfaces environnantes plus ou moins absorbantes ou réfléchissantes, telles que glaces, tentures, couleurs, etc., une question inconsciente de goût ou d'habitude vient souvent modifier l'appréciation du pouvoir éclairant, selon la richesse du foyer en rayons de telle ou telle couleur. La forme et les dimensions du point lumineux, l'angle d'incidence des rayons

émis, jouent également un rôle très important dans l'impression produite sur l'œil. Aussi n'est-il pas rare de voir la substitution d'un éclairage à un autre, absolument identique comme nombre, puissance et répartition des foyers, donner un résultat absolument différent et exiger après essai un remaniement complet.

Ajoutons qu'il est bon de se mettre en garde contre des irapressions premières souvent erronées, et d'attendre, pour juger la valeur d'un nouvel éclairage, qu'on se soit un peu familiarisé avec lui.