C. - Les photomètres
a source lumineuse constante
L’appareil à source lumineuse constante est l’un des types les plus anciens de photomètres (BOUGUER - 1729).
Ilest basé sur le fait que l'œil peut apprécier l'égalité de deux plages éclairées (dont l’une par une source étalon), alors que, nous l'avons vu, il évalue difficilement les rapports entre deux éclairements différents.
L'une des premières utilisations forestières, et certainement l’une des plus intéressantes, a été faite par le Dr KNucHEL, de Zurich, en 1914. Le but que poursuivait ce chercheur était, non pas tellement de déterminer le pourcentage de lumière totale existant sous divers peuplements, que de fixer la proportion des diverses longueurs d'ondes de la lumière sylvestre. Il est arrivé à ce résultat en employant un spectrophotomètre à source lumineuse constante construit par le Dr SCHWEITZER, de Zurich.
Le principe d'emploi de l’appareil consiste à choisir comme étalon le spectre fourni par une lampe spéciale donnant 1 bougie HEr- NER sous 3,5 v, et alimentée par accumulateur. 5 points fixes du spectre sont choisis conime repères (Rouge: 0,652 L; Jaune: 0,589 u; Vert: 0,520 u; Bleu: 0,472 WU; Indigo: 0,440 +).
L'expérimentateur opère uniquement par temps pur ensoleillé, et compare au spectre étalon, d’abord celui fourni par une portion réduite du ciel au zénith (ouverture de l'objectif vertical: 12°), puis celui fourni, en forêt, par la voûte du feuillage. Le Dr KNucneL note la difficulté de manœuvre d’un appareil unique de 34 kg, à transporter rapidement d'un point à un autre, les grandes variations de la luminosité du zénith, qu'il a observées du reste, et qui rendent infructueuses de nombreuses mises en station, l’angle assez faible de visée de l'appareil, qui ne donne qu’une petite partie de la voûte de feuillage, et ne permet pas d'avoir une idée de la valeur moyenne de l’éclairement en forêt: les chiffres obtenus étant très variables selon les stations.
L'auteur a mesuré en premier lieu la transparence des feuilles
isolées suivant qu’elles ont crû à l'ombre ou au soleil. I les plaçait simplement sur l'objectif de son photomètre. La transparence des premières est nettement plus forte que celle des secondes. Voici les chiffres donnés pour le tilleul, le noisetier et le hêtre (chiffres
moyens) :
Feuille d'ombre Feuille de soleil ROUDE EE HAE Ne er El 9-12 0-8 Fautiér x Rd TE ENS 11-19 6-15 Ver fn esse 16-2E 6-12 BIÉA RE A PRE RES Ee 5 2-5 EAP OSSES RES EE traces 2
(en % de la lumière zénithale en station découverte).
Transmission sélective de la lumière par les feuilles (KNUCHEL).
6,2 plein decouvert > ë
OH. 44 0p4Y op52 OH59 OubS 04 047 0u52 0OhS9 Opés
FiG. 4. less
Hêtre (feuilles d'ombre). Hêtre (feuilles de lumière).
On remarque d’abord la nette prédominance des radiations jaunes et vertes (figures 4 et 5). Les aiguilles de résineux sont à peu près opaques à la lumière. Rien ne passe qui puisse être mesuré avec l'appareil. Leur couleur r’intervient donc à peu près pas (sauf par réflexion) pour modifier la composition de la lumière du sous-bois.
Après s'être intéressé à la transmission de la lumière par les feuilles isolées, le Dr KNUCHEL a considéré des peuplements entiers et des arbres isolés. Ne parlons que des premiers, et citons les chiffres suivants, traduits du reste dans les figures 6 et 7:
LES PHOTOMÈTRES 19 HETRES EPICEAS
denses éclaircis denses éclaircis RERO NR ER Muse 4,5 25,5 4,2 332 Jaunes STE Ra 6,4 35,9 LE 43,7 NDS ue 4,9 19,9 5,5 34,8 Bleu RER NS 4 3,6 13,2 4,1 32,8 VS RTE OT A 11,9 4,0 32,0
(en % de la lumière zénithale en station découverte),
L'auteur cite à ce propos les travaux du Dr ENGLER qui a mesuré la densité et la surface des feuilles, et estime qu'il y a: pour 1 ha de hêtraie 5,6 ha de surface foliacée et pour 1 ha de pessière 12,8 ha de surface d’aiguilles.
De cet ensemble de mesures, ressort une impression concordante :
Transmission sélective de la lumière par les cimes de peuplements constitués (KNUCHEL).
I 5 v 3 RS à : :
è $ RE RER À = = à % LE
cha op 0p52 epS3 opé5 op44 e3] a ri
. FiG. 7.
Hêtres (Jeunes peuplements). FRERES
la lumière du jour subit dans les peuplements résineux un affaiblissement considérable, mais sa composition est peu modifiée. Par contre, dans les peuplements feuillus, elle prend nettement une teinte jaune vert.
QUANTIN a utilisé, en 1933-1934, un posophotomètre à lampe des établissements Filmograph, pour des mesures d’éclairement relatif dans diverses formations forestières du Jura méridional. Il s’agit ici d’un appareil à source lumineuse constante, qui ne détaille pas les radiations, mais fournit des indications globales. Nous donnons une reproduction graphique des résultats de cet important travail à la figure 12.
D. - Les cellules photoélectriques
Dans l'excellent petit ouvrage consacré à cette question, J. TER- RIEN distingue trois sortes de cellules : ss
a) celles dont la résistance varie avec l’éclairement, et qui necessitent une source de courant électrique extérieure.
b) celles dites « photoémissives », qui émettent un courant proportionnel à l’éclairement reçu, mais nécessitent cependant une source de courant électrique accessoire.
c) celles enfin qui servent couramment en photographie sous Îe nom de « posemètres», mais dont l'usage se répand de plus en plus comme Juxmètres, et qui portent le nom exact de « photopiles ». Ce sont des sources de courant électrique absolument indépendantes, et sous la seule influence de la lumière qu’elles reçoivent.
Il est évident que les dernières sont susceptibles d’un emploi très courant pour mesurer la lumière en forêt, à cause de leur légèreté, de leur maniabilité, et de leur faible prix. Les autres types, qui nécessitent une source accessoire de courant, et sont fragiles et coûteux, conviennent plutôt pour des travaux de laboratoire. L'intérêt de tous ces appareils réside aussi dans le fait que l'explication de leur fonctionnement a contribué à faire naître la théorie actuellement admise sur la nature de la lumière « la mécanique ondulatoire ». On peut rappeler que les photons, ou grains minuscules d'énergie dont la pluie constitue les radiations, sont associés à des mouvements vibratoires qui caractérisent leurs longueurs d'ondes.
L'énergie E d’un photon associé à une longueur d’onde À est égale à :
he
h étant la constante universelle de PLANCK, et c la vitesse de la lumière.
On voit très simplement que l'énergie d’un photon violet (\—0,4u) est presque deux fois plus grande aue celle d’un photon rouge (= 0,7 u). Ces questions interviennent de plus en plus dans le calcul du rendement énergétique réel des feuilles isolées, des cultures agricoles et des peuplements forestiers, auquel nous avons fait allusion plus haut. (Voir figures 8, 9 et 10).
Les cellules photoélectriques émettent donc, ou laissent passer un courant d'intensité variable selon l’éclairement reçu. Ce courant électrique passe dans un micro-ampéremètre de graduation convenable, qui indique très souvent directement la valeur de l’éclairement recu en Lux. Les recherches poussées que l’on a fait récemment sur ces appareils rendent de moins en moins nécessaires les corrections. Il est évident que les premières cellules étaient sensibles seulement à
LES CELLULES P HOTOËLECTRIQUES 21
K défini par I :1, 407"
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