Éclairement énergétique

Données clés
Unités SI	wattparmètre carré
Dimension	M·T −3
Nature	Grandeurscalaireintensive
Symbole usuel
Lien à d'autres grandeurs	=

L’éclairement énergétiqueouirradianceest un termeradiométriquequi quantifie la puissance d'unrayonnement électromagnétiquefrappant par unité de surface perpendiculaire à sa direction. C'est ladensité surfaciqueduflux énergétiquearrivant au point considéré de la surface. Dans leSystème international d'unités,elle s’exprime enwatts par mètre carré(W/m²ouW m⁻²). La grandeur d'émission associée est l'exitance.

Ladistribution hémisphériquede l'éclairement énergétique reçu sur unélément de surfaceest laluminance énergétique.L'équivalent en photométrie de l'éclairement énergétique est l'éclairement lumineux.

L'éclairement énergétique ne considère que l'énergie arrivant sur l'élément de surface,par opposition à l'énergie émise par cet élément, qui est l'exitance.

L'irradiance peut être mesuré à l'aide d'unalbédomètre.

Photométrie

Enphotométriel'éclairement qualifie communément la puissance duflux lumineuxreçu par unité de surface. Voici quelquesordres de grandeur:

l'éclairement solaire au sommet de l'atmosphère terrestre (constante solaire) est de 1 360,8W m⁻².Cette puissance par unité de surface au sol est de l'ordre de 1 000W m⁻²à midi solaire. L'effet d'une simpleloupepermet d'atteindre un éclairement presque mille fois supérieur, égal à environ 1MW m⁻²ou, dans une unité plus pratique, 100W cm⁻².Il est capable d'enflammer un papier ou un corps organique fin et sec;
un banalstylo laserémet un flux lumineux cohérent d'environ 1mWpar une fine section circulaire de 2mmde diamètre. Ce flux de photons peut être dangereusement focalisé par le récepteur oculaire performant qu'est l'œil humainen un point de 10µmde diamètre, ce qui représente167 foisla vision directe duSoleil;
unbistouri laser au CO₂,émettant à unelongueur d'onde infrarougede 10,6µm,éclaire de 5 à 50mW mm⁻²,ce qui est suffisant pour découper en la chauffant légèrement une tranche de chair.

Détermination

L'éclairement d'uneonde lumineuse monochromatiqueen question est déterminé par sonchamp électriquepar^[1]:

I\approx {\frac {c\,n\,\varepsilon _{0}}{2}}|E|^{2}

,

avec:

E

,l'amplitude complexede l'onde du champ électrique;

n

,l'indice de réfractiondu milieu;

c

,lavitesse de la lumièredans levide;

\varepsilon _{0}

,lapermittivité du vide.

On considère dans cette formule que lasusceptibilité magnétiqueest négligeable, c'est-à-dire que $\mu _{r}\approx 1$ ,où $\mu _{r}$ est la susceptibilité magnétique durayon lumineux.Cette approximation est notamment valide pour une onde dans lespectre visibleet dans un milieu transparent.

L'éclairement énergétique est également la moyenne temporelle de la composante duvecteur de Poyntingperpendiculaire à la surface.

Références

(en)Cet article est partiellement ou en totalité issu de l’article de Wikipédia en anglais intitulé«Irradiance»(voir la liste des auteurs).

↑(en)David J.Griffiths,Introduction to electrodynamics,Upper Saddle River, NJ u.a., Prentice-Hall,1999,3^eéd.(ISBN 0-13-805326-X,lire en ligne).

Voir aussi

Bibliographie

Alain Chiron de la Casinière,Lerayonnement solairedans l'environnement terrestre,264p.,éd.Publibook,2003(ISBN 9782748302424).
Evelyn Gil,D'où vient la lumière Laser,coll.« Les Petites Pommes du Savoir », Le Pommier, 2006, 64p.

Articles connexes

[griffiths-1] (en)David J.Griffiths,Introduction to electrodynamics,Upper Saddle River, NJ u.a., Prentice-Hall,1999,3^eéd.(ISBN 0-13-805326-X,lire en ligne).

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