MESURES PHOTOMÉTRIQUES UTILES A L'ÉLECTRICIEN

Grandeurs considérées en photométrie. — * Un foyer lumineux supposé réduit à un point émet des rayons dans toutes les directions. Ces rayons peuvent être comparés aux •lignes de force qui, dans la théorie des forces centrales, émergent des centres agissants. Par analogie, on dira que le flui de lumière reste constant dans un cône divergent émanant de la source.

IJintensité lumineuse du foyer peut être définie, comme l'intensité d'un pôle magnétique, par le rapport du flux lumineux à l'angle solide (jui l'enserre. Si l'on désigne par 4» le flux total issu d'un foyer punctiforme et distribué uniformément dans resi)ace environnant, et par I l'intensité du foyer, on a

Par suite •!> 4- I, expression semblable à celle du théorème (lo (îauss.

Si le foyer éclaire inégalement dans les diverses directions, on peut définir son intensité lumineuse dans une direction donnée par le rapport «lu tlux iM» qu'il émet dans un angle

MESUKES PBOTOMÉTRIQUES. 67

solide élémentaire, ayant cette direction pour axe, à la valeur da» de cet angle :

dtù

Inversement, lejîux lumineux émis par une source punctiforme, dans une direction déterminée, à travers un angle solide élémentaire est le produit de cet angle par l'intensité lumineuse dans la direction considérée.

Le flux total qui traverse une surface quelconque est donné par l'expression

*1> = / I diù,

l'intégration étant étendue à toute la surface. Si le foyer rayonne également dans toutes les directions, on peut écrire

<!>=!/ rfw.

Cette formule peut être mise sous une autre forme. En appelant dv un élément de la surface frappée par le flux, r sa distance à la source et a l'angle d'incidence, il vient

rfff cos a

On nomme éclairement en un point d'une surface le rapport du flux lumineux qui tombe sur un élément de la surface au point en question à l'aire de cet élément •

Dans le cas d'une source punctiforme rayonnant uniforménicnt un flux <I», l'éclairement en chaque point d'une sphère de ravon r, ayant son centre au foyer, est

I représentant l'intensité de la source.

68 CHAPITRE m.

L'édairement d'un élément de surface oblique, recev^»*^ Iv flux sous un angle d'incidence a, est

I cosa

r.i>s sources lumineuses usuelles ne sont pas punctiformes l'on enti>nd par éclat d'un foyer le rapport de l'intensité mesure normalement au foyer à la surface d'émission de celui-ci. Ain^^" m désignant par I l'intensité normale d'une surface lum ni'usi» s, l'éclat de cette dernière est

Si l'on considère une paroi lumineuse sous une directioc '^ oblique, le flux de lumière re<,u par l'œil est moindre que si lei^ rayon visuel est perpendiculaire à la paroi, puisque la surface «l'émission apparente est plus petite. Le flux émis par unités de surface île la parot dans une direction faisant un angle ,3 a\ eo la normale est £ cos ,3. C'est pourquoi un globe lumineux p.uuit unifonnément éclairé, le flux de lumière émis vers l'œil de l'observateur par chaque élément du globe étant le même que celui qu'émettrait la projection de l'élément normale au ia\v>n visuel.

Ces considérations montrent qu'il est nécessaire, lorsqu'on \-v>n\pare »leu\ pianos lumineuses, de les examiner sous la tv,é>nt> inclinaison.

Au point de vue subjectif il n'existe aucune différence c»cnf.oUo entre la notion dVclat et celle d'éclairement. Par : ai»pv^: t .\ l\x"ll. reclaireinont ti'une surface est l'éclat de celle-ci v-.v-v cnv.e ui'.niv.or.se par re:'o\ion v>u par îr.\nsparence.

\ OU", v:o;;\ aui:vs »;ran.iours. ô."u:>. ;:sas;e moins fréquent que "v ■» ■.>•■ ovtv'.or.îos et v;v.; ont cîc ^'.or.nies par M. Bîondel.

! "•.■■,:••,;.• V-,-., ;v-v.: c\;:or !.» v\^n:u>:v>r. avec une autre

,-. •.••,■:. ,■..-;;■■,-• . •.'. Vn^'-i-.; ••.- >,>;;> ".c —.èTr.e nom. la lumina-

• >- ,•; . -; \ r --.;;.; .\ 1. . .\- i-t:-;; aujuel il est

MESfRES PHOTOMÊTRIQUES. Ôq

Tettc notion est essentielle en photographie ; elle interviLiit ilement clans les phénomènes de la vision, parce que l'œil

>it être soumis ;ï une lumination mininia pour l'-prouvcr la

ensation lumineuse.

La quantité de lumiért: ou cclaini^'c est le produit du tlux 'lumineux qui frappe un objet par la durée de l'éclairemcnt :

Cette grandeur doit constituer la base rationnelle des mar- I thés relatifs à l'éclairage. C'est la ijuantité de lumière fournie I par un foyer en un temps donné «)u'il faut payer et non l'inten- |8itê lumineuse, qui n'en est «ju'un facteur.

Etalons de lumière. — Les étalons d'intensité lumineuse ^'nt nombreux. C'est dire (ju'aucun d'eux ne possède les qua- *es nécessaires pour justifier son emploi exclusif. fen France on a adopté, comme étalon d'intensité, la lumière 'ise horizontalement par la lampe Carccl employée avec les Wecautions minutieuses indiquées par Dumas et Regnault. >ici Iç^s Jonnées réglementaires :

'•••rnètre intérieur du tube porte-mèche . . . 23,5 mm ' ») » d'amenée d'air . . 17,0 »

^^Uteur totale de la cheminée 290,0 »

» de la cheminée jusqu'au coude . . . 61,0 »

^i^Tnètre intérieur de la cheminée au sommet . 34,0 »

*» » » » à la base . . 47,0 »

J-Paisseur du verre 2,0 »

*^llie de la mèche lo,o »

*stance verticale de la mèche au coude du verre 7,0 »

I '-* tiieche est une tresse de ~5 brins et pèse 3,6 gr par dm.

^•* lampe doit brûler avec une hauteur de flamme d'environ

(p nur» et consommer 42 gr d'huile de colza épurée à l'heure.

'* noéche doit être allumée en i|uatre points à la fois, afin

lii^ np pas donner une flamme irrégulière. Le poids d'huile

[c^^nsommée, qui constitue le critérium de l'étalon, est estimé

^ Piide d'une balance spéciale, sur laquelle la lampe est placée

pojflant les mesures. On le contrôle de 5 en 5 minutes. Lorsque

CEUPITRE m.

la consommatiun varie de moins de 4 gr au voisinage de 42 gr, on admet (fue l'intensité suit une progression correspondante.

En Angleterre et aux États-Unis on s'est servi d'un étalon moins précis, mais plus commode : la bougie de blanc de baleine (standard candie), de 6 à la livre anglaise. Cette bougie donne son intensité normale horizontalement lorsqu'elle brûle avec une hauteur de flamme de 45,5 mm et consomme 7,76 gr de spermaceti et de mèche par heure. On utilise maintenant l'étalon à gaz de pcnthane do M. l'enum Harcourt, qui vaut sensiblement 10 candies. Cette laniju', pour\-ue d'une cheminée, est moins affectée par les courants d'air que les flammes nues . Sa composition lumineuse se rapproche de celle d'une lamp« électrique à incandest:ence à 3 watts par bougie. J

Les Allemands ont employé la bougie île paraffine (\'creiim-.s\ kerse), de 12 au kilogramme, dont la flamme mesure emircza» 5o mm de hauteur. Ils se servent actuellement d'une pcti^ l^

It,

lampe à mèche, étudiée par M. von Hefner et brûlant de l'ao^^ tate d'am\ le, fig. 22. La mèche est constituée par un faiscciiL* de brins de coton sortant d'un tube en maillechort ayant 8 mn» (le diamètre intérieur, 8,3 mm de diamètre extérieur et 25 mm de saillie. La flamme, utilisée après 10 minutes d'allumage au moins, doit avoir 40 nmi tlii bord du tube au sommet. La hauteur s'apprécie à l'aide d'une lentille située à égales distances de la flamme et d'un verre dépoli portant une graduation verti-

MESURES PHOTOMÉTRIQUES.

cal*-; l'image de la flamme s'inscrit sur la graduation. Si la buteur// dépasse 40 mm, on a, pour l'intensité horizontale,

1=1+ O.025 {Il — 40); pour une hauteur inférieure à 40 mm,

Il importe d'adopter l'épaisseur indiquée pour le tube à mèche, l'intensitr lumineuse étant <liminuéf jtar refi'oidissement si le tulic est trop épais et, inversement, accrue si le tube est trop mince. Cet étalon, comme tous ceux à flamme, doit brûler dans un air pur et calme. Les impuretés île l'air et la vapeur d'eau •liminuent la combustion et affaiblissent la lumière. D'après M. Lielicnthal, l'intensité lumineuse de la lainiie Hefner baisse de 0,5 pour 100 environ lorsque li- \i)Uiine di- vapeur il'eau par m' d'air augmente d'un litre. Le changement île la pression l'aroinétrique entraine une ditî'érence de 0,1 pour 100 par 10 nmi •le mercure au voisinage de la pression normale. De même, 0,1 pour itx) d'anhydride carbonique produit une diminution 'Ifi'.ypour i«k) de l'éclat. On voit l'utilité de bien ventiler les salles phdtiimétriques.

M. VMlle a préconisé un étalon défini plus rigoureusement que les pr^cêilents. Dans ceux-ci la température du foyer n'est pis stipulée. L'étalon Violle est constitué par la lumière émise normalement par un centimètre carré de platine à la température i|(. solidification (17/5" C). Pour réaliser cet étalon, on londmviron I kilogramme de platine dans un creuset de chaux, •laide de la flamme oxhy<lrique, puis on laisse refroidir. Pfnibnt la solidification du métal, qui dure quelques minutes, Kn oWrvc la lumière rayonnée par la surface du bain à travers "1 diaphragme percé d'un orifice de l cnr. On remarquera que ^ flammes étalons fournissent leur intensité nomiale, prise '■■ "'■ unité, suivant l'horizontale, tandis que l'étabm Violle doit ■ ' mesuré suivant une direction verticale. Si l'on ne peut •lrfs«rr le banc photométrique, en mettant la lampe de com-

iNon uu-<lessus, on emploie un réflecteur à 45^ dont le Lwiticient d'nbsorjïtion est connu.

Comme étalon secondaire, le Congrès des Électricien a recommande ]a bougie déciinale, valant 1/20"" de l'étalon Violk et ainsi dénommée parce qu'elle représente un peu plus du dixième de la carcel.

Il est commode de se servir, pour la comparaison des lampo» électriques, d'une lampe à incandescence étalonnée au préalable. Les lampes à incandescence ont l'avantage de permettre une variation de réclaircnient de l'écran photométrique sans (léphiceinent: il suflit de modifier l'intensité du courant. La maison Siemens et Halske fabrique des lampes à filament droit disposé suivant l'axe d'un tube en verre bien régulier et (|ui rayonne également dans les plans passant par cet axe. M. Fleming utilise des lampes à boucles iabriquées par la firme Edison-Swan et dont les ampoules ont de grandes dimensions pour retarder le noircissement du verre. Ces foyers ne sont employés (]ue pendant le temps nécessaire à la vérification des lampes à incandescence serA'ant d'étalons secondaires

Si l'on compare des foyers de compositions lumineuse?' différentes par l'intermédiaire d'étalons secondaires, les résultats ne sont pas les mêmes que si on les compare directement entr'eux, ce qui tient au phénomène de Purkinje. Les différences des sources sont accusées netten^ent par les rapports des éclats qui, pour l'étalon Het'ner, l'étalon Violle et le cratère de l'arc voltaïque, sont entr'eux comme 1 : 47 : 20000.

Des expériences ont été poursuivies, en 1906, au Laboratoire Central d'Électricité et au Conservatoire des Arts et Métiers, en Érance, à la Reichsanstalt, en Allemagne, et au National Physical Laboratory, en Angleterre, sur les trois étalons les plus usités dans ces pays, à savoir: la Carcel, le Hcfner etle \'crnon-Harcourt. Voici les moyennes arrondies des résultats de ces trois séries d'essais, qui ont été faits dans des conditions d'état hygrométriiiue un peu différentes :

Vehnon-Harcoiikt Hkfnkk Hkfnkk Hkfnkk

BOrr.iK DÉ<-i%L\ui