PERIODE DU MOUVEMENT LUMINEUX VIBRATOIRB
Couleur
Nombre de vibrations en trillions par ieeon«le
Longueur d'onde en inillièuiê de millioiètre
Rouge
Orangé
Jaune
Vert
Bleu .
Indigo
Violet
Il peut n'émettre que des radiations d'une seule espèce s'il est monochrome, ou des radiations constituées par la superposition de deux ou plusieurs radiations élémentaires ; ce dernier cas, celui de lumière colorée, est le plus général.
i28 l'kclaira(5e électrique
La lumière de la lampe à arc a une composition différente de celle du gaz et ces deux lumières diffèrent de celle de la lampe à incandescence.
La lumière résultant d*un mouvement vibratoire, on s*explique que sa permanence ne pourra exister qu'autant que Ton entretiendra l'énergie dépensée par le foyer lumineux, comme on ne peut entretenir les vibrations d'un diapason qu'en dépensant une certaine somme d'énergie.
De là, la notion de comparaison entre la puissance lumineuse d'un foyer et l'énergie dépensée, et l'évaluation de la première quantité, en unités de la seconde.
C'est ainsi que Ton trouve que la production d'une intensité lumineuse d'une bougie exige :
Avec la bougie stéarique une dépense de 86 watts.
— la lampe à huile — 57 —
— — pétrole — 42,8 —
— bec de gaz papillon. . . * . — 93,2 —
— — Argand — 68,8 ~
— brûleur Siemens à récupération — 45,6 —
— lampe à incandescence ... — 3,5 —
— lampe à arc — 0,8 —
La production d'une bouj'ie avec la lumière électrique exige donc une dépense d'énergie moindre qu'avec les autres systèmes ; si ce n'était le coût plus élevé de la production de l'énergie électrique, celte lumière serait supérieure aux autres sous tous les rapports.
On traduit cet état en disant que le rendement de la lumière électrique est supérieur à celui des foyers d'autre nature, le rendement étant le quotient de l'intensité lumineuse par la somme d'énergie dépensée pendant l'unité de temps.
PHOTOMÉTRIE 429
L'étude des foyers lumineux comporte deux points principaux relatifs, l'un aux propriétés d'un foyer déterminé, l'autre à la comparaison de ce foyer à un autre ou à un foyer étalon.
Cette étude fait l'objet de la photométrie.
PHOTOMÉTRIE
Au point de vue qui nous occupe, la photométrie est l'exposé des méthodes qui permettent d'évaluer le service que rend un foyer lumineux, c'est-à-dire l'effet produit par les radiations qu'il émet.
Cet effet utile a pour nom Éclairementy et il se mesure en Lux ou Bougie-mètre.
Cette dernière dénomination est incorrecte, comme l'a fait remarquer M. Hospitalier, car on pourrait déduire qu'une bougie à 1 mètre produit le même effet que une demi-bougie à 2 mètres.
On comparera donc l'éclairement produit par une source à celui que donne une bougie placée à 1 mètre, le second foyer étant pris comme unité, et l'on admettra que :
2 Lux sont l'éclairement produit par 2 bougies placées à 1 mètre de distance de l'écran.
3 Lux sont l'éclairement produit par 3 bougies placées à I mètre de distance.
Un foyer est caractérisé par son intensité lumineuse^ c'est-à-dire par l'éclairement qu'il produit.
L'on convient de dire que deux sources lumineuses ont une égale intensité quand, placées à la même d\stance d'un écran, elles produisent le même éclalremeut.
430 l'kclaikaok électriquiî:
La notion de distance est indispansable car, ainsi qu'on le démontre :
L'intensité lumineuse d'une source, en un point donné, ou son équivalent, Téclairement produit sur un écran placé au point considéré, varient en raison inverse du carré de la distance :
Ainsi,
1 boufi^ie placée à 1 moire produit un éclairement de 1 lux.
1 bougie placée à 30 centimètres produit un éclairement de 4 lux.
Une bougie placée à 2 mètres produit un éclairement de 1/4 de lux.
La même loi subsiste si Ton compare entre elles deux sources différentes.
Placées à des distances telles qu'elles produisent sur récran la même intensité lumineuse, c'est-à-dire le même éclairement on a :
en désignant l'éclairement par e, les distances à récran par d. d' , les intensités lumineuses respectives par n, n' ,
De la relation ci-dessus on déduit :
do d\
PHOTOMEÏRIE
Si Ton connaît ;i, en se servant par exemple d'une lampe étalon, on aura ri en calculant :
l/étude d'un foyer ou la comparaison de différents foyers entre eux exigent donc l'emploi d'une lampe étalon à laquelle on comparera successivement les foyers à étudier.
Mais, ici, une difficulté se présente. Comment comparer les éclairements produits par des foyers dont la lumière est formée de radiations différentes? par exemple une lampe rouge et une lampe bleue»
L'œil ne peut pas apprécier les différences d'éclaii'ement par la simple inspection des écrans, tant par suite de la différence de couleur de lumière que par Tinégale sensibilité de l'œil aux différentes radiations du spectre comme le montre le tableau ci-dessous.
Longnear d'onde
Couleur
Sensibilité
Violet
Bleu
Vert
Jaune verdâtre
Rouge
Rouge très sombre
Toutefois, on peut tourner la difficulté en utilisant la loi de Crova d'après laquelle deux sources de couleur
i'-i2 l'éclairage électrique
diiïérente produisent des ûclalrements égaux, quand 1 éclaîrements dûs à leurs radiations vertes respectives, de longueur d'onde X ^Of*, 582 le sont aussi : sur le trajet des rayons qui produisent les deux éclaîrements à comparer on iuterposti une cuve à faces parallèles de 7 "/„, d'épiiiss^ur contenant une solution de :
dans 100 d'eau.
Cette solution ne laissant passer que des rayons verts, on est ramené à comparer deux éclaîrements produits par des rayons de même nature.
Ktalons i»e LUMiisBK. — La source lumineuse à laquelle doit être comparé le foyer varie d'un pays à l'autre.
En France on emploie la lampe Carcel et la bougie irançatse de l'Etoile à 3 ou 6 au paquet, donnant une flamme de 32 ■"/">. 'a lampe Girond et celle de Methven.
Lampe Carcel. — Elle donne des résultats exacts à 3 "/o près, I et son intensité lumi-
neuse est égale à un Fig. m. - Lampe Carcel. ^^'^ Carcel.soit9,8 bou-
gies décimales, quand clic brûle 42 grammes d'huile de colza à l'heure.
LAMPES-ETALONS
L'huile doit arriver en grande quantité et la mèche, qui doit être changée à chaque mesure nouvelle, doit avoir une hauteur parfaitement déterminée.
On tolère un écart de consommation dhuile de 4 grammes en plus ou en moins, et l'on admet qu'entre ces limites l'intensité lumineuse est proportionnelle à la quantité d'huile brûlée/*:
I carcels= tt».
Les indications de la lampe Carcel ne sont exactes qu'autant que les différents organes de la lampe ont les dimensions suivantes :
Diamètre extérieur du bec • • . • ,
mm
— du courant d'air intérieur. .
— du couraut d'air extérieur. ,
Hauteur totale du verre
Distance du coude à la base du verre .
Diamètre extérieur au niveau du coude
— — du verre en haut
Épaisseur moyenne du verre . . • .
Hauteur de la flamme
.Af.n.
La Carcel vaut 0,481 unité Violle.
Etalon Giroud. — L'appareil Giroud comprend deux becs, l'un de 1"^"^ de Fig. 205. — Cons diamèlre et l'autre fait d'un bec Argand, îâmpe^Carcel étabrùlant l'un et l'autre du gaz d'éclairage. ^^'^'
Chacun d'eux est monté sur un rhéomètre ayant pour but de maintenir constante la consommation du gaz.
L'appareil est réglé de telle sorte que le bec Argand
i 1 Carcel, et le bec de cel avec une hauteur de
I gaz ont bien pour effet use de chacune des flama ces deux flammes reste
s de fonctionnement, le site lumineuse que l'on sa flamme, hauteur que l'on mesure & l'aide d'un viseur placé sur le côté.
Chaque variation h de 1 """ correspond à 0,0022 Carcel, et l'in- . lensilé lumineuse est donnée par la relation
iCarcels^O.l H- 0,0022 {h — 67,5).
Etalon Melhven. — Dq bec Argand est alimenté par du gaz d'éclairage carburé à l'essence de pétrole rectifiée; il porte, en avant, un écran dans lequel est laire telle que, silacon- 141, 3 litres à l'heure, ns émises par l'éeban-
PHOTOMETRES
crure soil de 2 bougies, et celle du bec Argand entier de 16 bougies.
Ou fait tomber sur récran du photomètre les radiations émises parTéchancrure, et les mesures seront précises même si la qualité du gaz fourni par la canalisalion n'est pas très constante.
Cette lampe-étalon est très commode et d'un usage courant.
— L'Angleterre a adopté la bougie anglaise ou candie de 6 à la livre de 453 grammes, faite de spermaceti, avec une flamme de 44 "^'" de longueur et brûlant 7,76 grammes de matière à l'heure. On emploie aussi la lampe aupentane, de Vernon-Harcourt.
En Allemagne, la Vereinskerze^ bougie de paraffine fondant à 55° C, de 12 au paquet de 1 kg et de 20'"°» de diamètre avec flamme de 50™°» sert d'unité.
Pour les mesures photométriques, on emploie aussi en Allemagne la lampe à l'acétale d'amyle, de Hefner- Alteneck, qui équivaut à peu près à la Vercinekerzo.
Le tableau ci-dessous donne la valeur relative de ces divers étalons :
Etalons
VioUo
Careel
EoQgie l'Etoile
Bougie
alle-
mamle
Bouffie anglai:fe
Lampe Hefn< r- Alten'ck
Violle
Carcel
Bougie de l'Etoile . . .
» allemande . . .
» anglaise . . . .
Lampe Helner-Alteneck .
Photomètres.
appareils sont construits, les uns pour comparer tl les Jeux sources lumineuses ou mesurer Viiitenmincuse d'une source, et les autres pour mesurer remeni d'une surface.
mi les premiers, nous citerons les photomètres de ird, de Bunsen, de Napoli, et parmi les seconds le Mascart et de Weber,
tomètre Napoli. — On obtient l'tSgalité des éclaits, non pas en faisant varier la distance des foyers !ux à l'tScran, mais en ne recevant qu'une Traces radiations émises par la source la plus in-
t formé d'un photomètre de Foucault éclairé par npe carcel-élalon et par k source lumineuse à
mt une moitié de l'écran se trouve un disque mortant à sa circonférence iî ouvertures égales dont au centre est de 30° ; la surface des six ouvertures le à la moitié de la surface totale de l'anneau dans elles sont découpées.
ouvertures peuvent être masquées en totalité ou ie par un jeu de volets mobiles que l'observateur ivre h. l'aide d'un bouton moleté : les six volets se nt simultanément et un tambour portantlSOOdiindjquo le rapport de la surface libre des ouverleur surface totale.
des moitiés de l'écran est éclairée directement le des deux lampes, et l'autre par la lumière que . passer les ouvertures du disque mobile. Pour
PHOTOMÈTBES
faire une mesure, les deux lampes étant "
respectives, on fait tourner rapidement le d U« "^"^^ place
iuvre les obturateurs
lîformément éclairé.
i.r intensité Inn:
tion entre les éclaireraents :
, -cuves, on tan lourner rapidement le dî 1'»'"-=
t l'on manœuvre les obturateurs jusqu'à ^^^"^ J^coup
On déduira l'intensité lumineuse chercïi*t« j , : .... "-^ -^de la relt
, 3600 rfs
où E est réclairement produit par la lampe étalon ^ les distances des lampes à l'écran et n le nombre de' T*^ visions du tambour indiquant l'ouverture des crënea
Photomètre de liumford. - Ce photomètre est fo,^^^ d un écran vertical en papier ABGD et d'une hagy^^*^ J/A^ cylindrique fixée en avant de l'écran. ^t
Les deux foyers lumineux à comparer sont pJac^ droite et à gauche de la baguette, el de façon à ôl ^ une même hauteur au-dessus du support de l'appar^^^
On dispose les choses de telle sorte que les deux ombres aa, bb soient très près l'une de l'aulre ; la lampeétalon E étant placée à une uniti^ de distance de l'écran, on déplace le foyer L à étudier jusqu'à ce que les deux ombres portées par la baguette soient égales.
A ce moment les éclaireraents produits par les deux sources sont égaux, el l'on en déduit :
Pour connaître l' il suffit de mesurer d et if, distances des deux lampes à l'écran.
Si la lampe étalon a une intensité égale à 1 unité et qu'elle ait été placée à 1 unité de distance de l'écran, on aura:
Photomètre de Bunsen. — Cet appareil est très employé en Allemagne et même en France, et il est basé sur ce principe qu'une tache d'huile sur une^feuille de papier apparaît blanche par transparence et noire par réQexion : on obtient une tache circulaire bien nette sur l'écran en appliquant à chaud un disque métallique enduit de paraHine.
Si l'écran qui porte la tache est placé entre deux sources lumineuses, la tache sera visible tant que les éclairements produits seront inégaux : il suffit donc de déplacer le foyer à étudier jusqu'à rendre invisible la tache grasse, et de la connaissance des distances à l'écran de la lampe-étalon et du second foyer on déduira facile-
PHOTOMETRES
L£GLAIRAG£ ELECTTRIQUE
ment Tîntensité lumiaeuse de ce dernier. Oa aura en effet:
Id'
La Fig, 208 représente un photomètre de Bunsen monté pour Tétude d'une lampe à incandescence L dont on compare l'intensité lumineuse à celle d'une lampe-étalon C.
, L'écran est placé dans le plan bissecteur de deux miroirs aQn de permettre à Tobservateur de voir simultanément les deux faces de la tache d'huile.
Photomètre Mascart. — Cet appareil se construit suivant deux modèles :
Le petit modèle se tient à la main et permet de faire des mesures comprises entre 6 et 150 lux.
Fig. 209. — Photomètre de Mascart.
Le grand modèle monté sur pied sert aux mesures d'éclairements supérieurs 130 lux.
PHOTOMÈTRES 441
C'est ce dernier que nous décrirons de préférence. 11 est formé de deux tubes AB, CD et d'un troisième tube oculaire EF.
Le tube AB reçoit les radiations de la surlace à étudier, radiations qui après être tombées sur un écran ^G sont réfléchies par le miroir H et, par la lentille I, envoyées dans l'oculaire J après avoir traversé le diaphragme L,
Le tube CD contient en M la lampe étalon dont les radiations, après avoir traversé l'écran N semblable à G, sont renvoyées par la lentille P sur le miroir Q ; après réflexion totale dans le prisme R elles arrivent dans l'oculaire au travers du diaphragme L.
Celui-ci est muni d'un verre dépoli avec ouverture centrale. Ce disque de verre est éclairé par les deux sources lumineuses, et l'œil distingue au travers de l'oculaire les éclairemenls produits.
On amène ces deux éclairements à l'égalité en masquant une partie plus ou moins grande des lentiUes I ou P, à l'aide de volets mobiles V, V dont le déplacement est mesuré sur une règle graduée.
A l'aide d'une table, on déduit du rapport des déplacements des volets la valeur en lux de l'éclairement de la surface étudiée.
Un disque T mobile autour d'un axe, comme les diaphragmes des appareils photographiques, porte une ouverture libre et d'autres munies de verres colorés que Ton peut amener devant l'oculaire.
Il y a lieu d'étalonner l'appareil avec une lampe Carcel placée à 1 mètre chaque fois que l'on change le papier des écrans.
— Dans le petit modèle, les volets des lentilles sont
