Mesure de la lumière

Une question probablement stupide mais qui me taraude :

Lorsque je mesure la lumière émise par une source avec un luxmètre, la mesure décroît en fonction de la distance "luxmètre - source" et ce que la source soit directe (une lampe) ou indirecte (une surface réfléchissante).

Lorsque je fais les mêmes mesures avec un spotmètre, la mesure ne varie pas. Pourquoi ?

Cordialement ; Jean.

Hexar49 écrivait:
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> Une question probablement stupide mais qui me
> taraude :
>
> Lorsque je mesure la lumière émise par une
> source avec un luxmètre, la mesure décroît en
> fonction de la distance "luxmètre - source" et ce
> que la source soit directe (une lampe) ou
> indirecte (une surface réfléchissante).

La lumière diminue du carré de la distance (loi de Beer-Lamber), mais uniquement si la source est ponctuelle, pas ponctuelle dans l'absolu, mais relatif au distances pratiquées, donc une source diffuse sera considérée comme ponctuelle à partir d'une certaine distance et seulement au delà de cette distance, en deca c'est une source diffuse et sont énergie ne subie pas la loi de Beer-Lamber.

> Lorsque je fais les mêmes mesures avec un
> spotmètre, la mesure ne varie pas. Pourquoi ?

Normal, le spotmètre mesure la source, primaire ou secondaire, mais juste la source et non sa projection.

C'est bien le "Normal" que je ne m'explique pas !
Quelle différence technologique sépare un spotmètre d'un luxmètre ? Les deux n'utilisent-ils pas une cellule qui mesure l'énergie lumineuse reçue ? Si oui, pourquoi le comportement du spotmètre diffère de celui du luxmètre ?

Cordialement ; Jean.

Hexar49 écrivait:
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> C'est bien le "Normal" que je ne m'explique pas !
>
> Quelle différence technologique sépare un
> spotmètre d'un luxmètre ? Les deux
> n'utilisent-ils pas une cellule qui mesure
> l'énergie lumineuse reçue ? Si oui, pourquoi le
> comportement du spotmètre diffère de celui du
> luxmètre ?

L'un mesure l'incidence, c'est à dire le niveau d'un flux lumineux dans un plan donné, le plan de la mesure, selon le placement du luxmètre ...
L'autre mesure par réflexion, le niveau lumineux d'un point lointain indépendamment de toute distance avec le spotmètre.

J'ai bien compris la différence fonctionnelle entre les deux instruments, c'est la différence technique que je ne m'explique pas, comment le spotmètre fait-il pour ne s'affranchir de la distance à la source ?

comment le spotmètre fait-il pour ne s'affranchir de la distance à la source ?

Bonjour !

On peut ajouter que si n'importe quel système de mesure de la lumière vise une source large, mais de façon que le cone de rayons acceptés par l'instrument intercepte seulement une partie de la grande souce, la mesure sera totalement indépendante de la distance entre la grande source et l'instrument.

Concernant le spotmètre, cet instrument forme une image derrière un système optique. Comme l'oeil humain ou l'appareil photo.
Dans ces conditions, l'éclairement reçu par le détecteur placé à l'endroit de l'image de la source ne dépend absolument pas de la distance entre l'objet et le système optique. Cet éclairement ne dépend que de la luminance de la source et du nombre d'ouverture du système optique. Donc ne dépend ni de la distance à la source ni de la focale du système optique.

C'est expliqué en détail dans cet article
https://www.galerie-photo.com/annexe-pupilles.pdf

Voir figure 3 page 4 et équation 11 page 5.

E.B.



Modifié 1 fois. Dernière modification le 17/11/21 15:37 par Emmanuel Bigler.

Merci, pour ces explications très intéressantes, j'ai de quoi occuper ma soirée de curieux.

Cordialement ; Jean.

Emmanuel Bigler écrivait:
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> comment le spotmètre fait-il pour ne
> s'affranchir de la distance à la source ?
>
> Bonjour !
>
> On peut ajouter que si n'importe quel système de
> mesure de la lumière vise une source large, mais
> de façon que le cone de rayons acceptés par
> l'instrument intercepte seulement une partie de
> la grande souce, la mesure sera totalement
> indépendante de la distance entre la grande
> source et l'instrument.
>
> Concernant le spotmètre, cet instrument forme une
> image derrière un système optique. Comme l'oeil
> humain ou l'appareil photo.
> Dans ces conditions, l'éclairement reçu par le
> détecteur placé à l'endroit de l'image de la
> source ne dépend absolument pas de la distance
> entre l'objet et le système optique. Cet
> éclairement ne dépend que de la luminance de la
> source et du nombre d'ouverture du système
> optique. Donc ne dépend ni de la distance à la
> source ni de la focale du système optique.
>
> C'est expliqué en détail dans cet article
> [url=https://www.galerie-photo.com/annexe-pupilles
> .pdf
> ]https://www.galerie-photo.com/annexe-pupilles.pdf
> [/url]
>
> Voir figure 3 page 4 et équation 11 page 5.

Ok mais alors quel est la composition de mon additif labo pour ma Lunasix qui la transforme en luxmètre? Quand je monte la tête de mon agrandisseur ma mesure diminue (heureusement). Quand j'y mets mon œil (à la place de la cellule) devant une ampoule allumée je vois un rectangle lumineux dont l'intensité augmente en m'approchant.
Vu de l'extérieur cela ressemble à plusieurs canaux de section rectangulaire qui transporte la lumière.
C'est d'ailleurs la même chose quand on fait une mesure en lumière incidente avec le petit cône dépoli.

" je vois un rectangle lumineux dont l'intensité augmente en m'approchant."
En êtes vous bien sûr?

MarcN écrivait:
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> " je vois un rectangle lumineux dont l'intensité
> augmente en m'approchant."
> En êtes vous bien sûr?

J'ai déjà entendu ce genre de récit chez des rescapés après un traumatisme ... ...



Modifié 1 fois. Dernière modification le 17/11/21 19:49 par Nestor Burma.

MarcN écrivait:
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> " je vois un rectangle lumineux dont l'intensité
> augmente en m'approchant."
> En êtes vous bien sûr?

J'ai de nouveau testé, pas trop facile car les "canaux" de l'appareil font un angle de 90 °.
Et en fait, non. C'est logique car je suppose que la pupille diminue comme un diaphragme.

Jean-Paul Mahé écrivait:
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> Quand j'y mets mon œil (à la place de la
> cellule) devant une ampoule allumée je vois un
> rectangle lumineux dont l'intensité augmente en
> m'approchant.

Un peu comme quand un véhicule s'approche phares allumés ?

> Vu de l'extérieur cela ressemble à plusieurs
> canaux de section rectangulaire qui transporte la
> lumière.

Rapport au nombre de bâtonnets illuminés ☺

> C'est d'ailleurs la même chose quand on fait une
> mesure en lumière incidente avec le petit cône
> dépoli.

Jamais essayé devant mes yeux ☻

de J.P. Mahé :
Ok mais alors quel est la composition de mon additif labo pour ma Lunasix

Bonjour !

Au catalogue Gossen, il y avait 2 accessoires pour les posemètres Lunasix, Mastersix, Profisix etc. :
- l'accessoire « labor » ou « LAB » pour des mesures sur le plateau d'un agrandisseur ;

- l'accessoire « repro » pour des mesures sur le plateau d'un banc de repro de documents opaques.

La Lunasix avec l'accessoire « repro » me semble plus proche d'un luxmètre avec son diffuseur plat, opalin-blanc. En général les luxmètres ont un diffuseur plat. La notice officielle de l'accessoire labor (que je viens de relire avec attention) ne mentionne jamais le mot « lux » !
Alors pourquoi ne pas utiliser le dispositif « repro », plus proche d'un luxmètre, sur le plateau de l'agrandisseur ?

Je ne sais pas vraiment, mais je soupçonne deux raisons complémentaires :
- l'additif « repro » doit bouffer pas mal de lumière, il y a en a nettement moins sur un plateau d'agrandisseur que sur un banc de repro ;
- la géométrie du faisceau de lumière qui arrive sur le plateau de l'agrandisseur est très différente de celle d'un banc de repro ; sous l'agrandisseur, là où on place la sonde qui fait environ 5x5 mm, arrive un pinceau très fin et quasi-parallèle, de plus en plus incliné lorsqu'on s'écarte du centre du plateau.

Si on utilise la Lunasix telle quelle, avec son angle de mesure de 30°, donc plus ou moins 15°, en rajoutant un miroir de renvoi fixe et en posant la Lunasix à plat, on ne peut pas attraper la lumière qui tombe dans les coins du plateau sous une inclinaison qui peut atteindre dans les 25°.

De plus, il ne faut pas que le détecteur ajoute son propre coefficient de sensibilité en fonction de l'inclinaison des angles de la lumière détectée.
Le diffuseur plat est une solution éprouvée pour que le détecteur ne soit pas sensible à l'inclinaison des faisceaux incidents, que ces faisceaux soient collimatés ou que le lumière tombe dans tous les sens. Cela correspond à la définition d'un éclairement, dont l'unité (en photométrie visuelle) est le lux, c'est le rapport entre le flux lumineux incident total, tous angles confondus, et la surface plane où tombe la lumière détectée.

Les détecteurs photochimiques sont sensibles même aux rayons les plus inclinés, donc l'éclairement, qui prend en compte tous les rayons même les plus inclinés, est une grandeur photométrique pertinente pour la caractérisation desdites surfaces. Du moins il en est ainsi depuis MM. Hurter et Driffield, cela n'a pas beaucoup changé cent-trente années plus tard.

Dans l'accessoire « labor » on a une espèce de nid d'abeilles avec des guides de lumière à section carrée fonctionnant en réflexion totale, un peu comme un paquet de grosses fibres optiques. Je soupçonne que cette disposition permet au détecteur de la Lunasix « d'oublier » quel était l'angle d'incidence des rayons, en particulier de donner une réponse constante jusqu'à 25° d'angle d'incidence, sans bouffer autant de lumière que le diffuseur plat.

Bien entendu on notera qu'il y a dans chaque accessoire un renvoi d'angle à nonante degrés afin de pouvoir poser l'instrument à plat et viser vers le haut.
Renvoi obtenu (selon l'une des notices Lunasix) sans miroir dans l'accessoire « labor » (les guides de lumière faisant le coude nécessaire).
Il y a probablement un petit miroir à 45° dans l'accessoire  « repro », mais un simple miroir plan sans diffuseur ne résout évidemment pas les problèmes d'angles des rayons évoqués ci-dessus.

E.B.



Modifié 1 fois. Dernière modification le 18/11/21 11:51 par Emmanuel Bigler.

Je n'ai pas tout lu mais on utilise le spotmetre pour mesurer la lumière arrivant sur la surface. Idéalement sur un gris neutre.
Si vous rapprochez la source de la surface réfléchissante, la mesure va évoluer, la lumière étant plus forte le diaf va être plus fermé. Logique non ? ...
De même si vous mesurez avec la cellule d'un appareil photo la plaque gris neutre, la mesure doit être identique au luxmètre.



Modifié 2 fois. Dernière modification le 18/11/21 13:58 par louisb75.

louisb75 écrivait:
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> Je n'ai pas tout lu mais on utilise le spotmetre
> pour mesurer la lumière arrivant sur la surface.
> Idéalement sur un gris neutre.
> Si vous rapprochez la source de la surface
> réfléchissante, la mesure va évoluer, la
> lumière étant plus forte le diaf va être plus
> fermé. Logique non ? ...
> De même si vous mesurez avec la cellule d'un
> appareil photo la plaque gris neutre, la mesure
> doit être identique au luxmètre.


Bel effort, mais cela reste un charabia impréci ...

de louisb75
Si vous rapprochez la source de la surface réfléchissante, la mesure va évoluer

Non, si la source est une très grande source, pensez à une boîte à lumière de 2m sur 2m ; et oui bien sûr, si la source est une petite source comme une ampoule à filament !

De même si vous mesurez avec la cellule d'un appareil photo la plaque gris neutre, la mesure doit être identique au luxmètre.

Que veut dire « identique » ?

Un luxmètre donne la mesure de l'éclairement, c'est à dire quantité de lumière qui tombe par unité de surface sur le luxmètre.
Une mesure à travers un système optique donne accès à la luminance d'une source.

Entre l'éclairement qui tombe sur une surface et la luminance de cette surface considérée comme source secondaire, le lien n'est simple que si la surface est parfaitement diffusante. Entre le miroir plan poli-optique et la poudre de magnésie diffusante, le lien entre éclairement incident et luminance n'est vraiment pas le même !
Et comme la surface, en plus d'être plus ou moins réfléchissante, est aussi plus ou moins absorbante, le lien entre éclairement incident et luminance ré-émise n'est jamais simple !

Un bel exemple d'objet gris diffusant, ce sont les « mers » sur la face visible de la Lune, elles sont recouvertes d'une fine poussière grise, qui ferait une excellente carte grise de référence (mais une carte grise à 5-10% seulement)

E.B.

L'éclairement tombe SUR LA SURFACE DU LUXMETRE,il est donc normal que cela varie en fonction de la distance sujet/luxmetre.
La luminance d'un sujet NE VARIE PAS si vous la mesurez à 3 ou 10 m puisqu'elle ne dépend que de la lumière qui tombe dessus.
Si vous êtes en studio pour une séance photo, si vous vous éloignez ou vous vous rapprochez du modèle, l'éclairement est le même et votre EV ne varie pas;par contre si vous éloignez ou rapprochez les spots et autres flashs du modèle, l'EV variera.

Hexar49 écrivait:
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> J'ai bien compris la différence fonctionnelle
> entre les deux instruments, c'est la différence
> technique que je ne m'explique pas, comment le
> spotmètre fait-il pour ne s'affranchir de la
> distance à la source ?

On peut dire que le luxmètre fonctionne comme un photogramme, la distance à la source (ponctuelle ou relativement ponctuelle) change la pose et le spotmètre fonctionne comme un appareil photo, la distance au sujet ne change pas la pose ... ...



Modifié 2 fois. Dernière modification le 18/11/21 18:59 par Nestor Burma.

C'est comme à l'école
Un qui cause
Les autres écoutent

Après on interroge
Pour déterminer qui a compris

Parfois " On " réexplique autrement

la distance à la source change la pose

Sauf si c'est une très grande source ;-)

E.B.

Emmanuel Bigler écrivait:
-------------------------------------------------------
> la distance à la source change la pose
>
> Sauf si c'est une très grande source ;-)

Il est dit plus haut qu'il s'agit de source ponctuelle ou presque ... ...



Modifié 1 fois. Dernière modification le 18/11/21 18:59 par Nestor Burma.

Hexar49 écrivait:
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> Une question probablement stupide mais qui me
> taraude :
>
> Lorsque je mesure la lumière émise par une
> source avec un luxmètre, la mesure décroît en
> fonction de la distance "luxmètre - source" et ce
> que la source soit directe (une lampe) ou
> indirecte (une surface réfléchissante).
>
> Lorsque je fais les mêmes mesures avec un
> spotmètre, la mesure ne varie pas. Pourquoi ?

La question de départ me semblait " claire et nette comme clarinette "
Mais quand les profs s'en mêlent ...

Luc Peiffer écrivait:
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> Hexar49 écrivait:
> --------------------------------------------------
> -----
> > Une question probablement stupide mais qui me
> > taraude :
> >
> > Lorsque je mesure la lumière émise par une
> > source avec un luxmètre, la mesure décroît
> en
> > fonction de la distance "luxmètre - source" et
> ce
> > que la source soit directe (une lampe) ou
> > indirecte (une surface réfléchissante).
> >
> > Lorsque je fais les mêmes mesures avec un
> > spotmètre, la mesure ne varie pas. Pourquoi ?
>
> La question de départ me semblait " claire et
> nette comme clarinette "
> Mais quand les profs s'en mêlent ...

Les réponses sont claires, donc pas de problème ...

Nestor Burma écrivait:
-------------------------------------------------------
>
> Les réponses sont claires, donc pas de problème
> ...


À lire ce fil de discussion,
La clarté des réponses
Ne semble pas suffisante
Pour le questionneur

Luc Peiffer écrivait:
-------------------------------------------------------
> Nestor Burma écrivait:
> --------------------------------------------------
> -----
> >
> > Les réponses sont claires, donc pas de
> problème
> > ...
>
>
> À lire ce fil de discussion,
> La clarté des réponses
> Ne semble pas suffisante
> Pour le questionneur

Ce n'est pas très grave, il révisera sa question, pour affiner sa réponse,
Ou bien, il se débarrassera d'un des deux instruments pour éviter de se disperser inutilement ...

A Luc Peiffer : J'ai pour habitude de juger moi-même de la pertinence et de la clarté des réponses qui me sont faites.
A Nestor Burma : Je ne vois pas l'utilité de réviser ma question et je ne pense pas me séparer de mes instruments de mesure que j'utiliserai sans doutes plus intelligemment après avoir ingurgité et compris les articles mis en lien par Emmanuel Bigler.
A Emmanuel : Merci pour les explications très pointues (comme toujours) et pour les articles techniques très intéressants.

Cordialement ; Jean.

Hexar49 écrivait:
-------------------------------------------------------
> A Luc Peiffer : J'ai pour habitude de juger
> moi-même de la pertinence et de la clarté des
> réponses qui me sont faites.

Pourquoi pas

> A Nestor Burma : Je ne vois pas l'utilité de
> réviser ma question et je ne pense pas me
> séparer de mes instruments de mesure que
> j'utiliserai sans doutes plus intelligemment
> après avoir ingurgité et compris les articles
> mis en lien par Emmanuel Bigler.

Pourquoi pas

> A Emmanuel : Merci pour les explications très
> pointues (comme toujours) et pour les articles
> techniques très intéressants.

Pourquoi pas

Pour aller de l'avant
Les normes ISO

[www.iso.org]

[www.iso.org]

Je vous propose une petite simulation pour illustrer cette discussion. À télécharger sans modération !

La situation est la suivante : on dispose d'une grande source plane de forme circulaire, sur un fond noir. La source est supposée parfaitement diffusante et isotrope, c'est à dire qu'elle émet de la lumière de la même façon dans toutes les directions (pour les intimes : la source est lambertienne, mais rien à voir avec Pierre Lambert, un célèbre trotskyste français du siècle dernier).

On dispose également de deux instruments de mesure :
- un posemètre dans le genre de la Lunasix, qui accepte tous les rayons dans un cône de 30°, soit plus ou moins 15° par rapport à la perpendiculaire à la surface du détecteur ;

- un luxmètre idéal avec diffuseur plat capable de recevoir même les rayons les plus inclinés, donc idéalement avec un angle d'acceptance de plus ou moins nonante degrés.

Aucun système optique n'est interposé entre la source et les posemètres.

On pointe les deux instruments vers le centre de la source, en maintenant le plan du détecteur parallèle au plan de la source, et on note l'indication mesurée en fonction de la distance « R » à la source.
On suppose que les deux détecteurs captent la lumière à travers une ouverture de même surface, et qu'on gradue à sa façon la Lunasix pour donner quelque chose comme un éclairement. La seule différence entre les deux instruments est que la Lunasix est limitée à un cône de rayons de 30°, alors que le luxmètre idéal attrape tout, même les rayons rasant sa surface.

Dès que les posemètres se situent à une distance R supérieure à environ 2 fois le diamètre de la source, les deux instruments donnent la même indication avec une variation en fonction de la distance qui est en 1/R² ; plus précisément, la valeur limite de l'éclairement détecté à grande distance de la source est L S /R², où L est la luminance de la source, S la surface de la source et R la distance à la source.
Dès qu'on s'approche plus près que 1,8 fois le diamètre de la source, le posemètre limité avec son cône d'acceptance de 30° voit son indication plafonner à environ 7% du maximum possible, maximum que le luxmètre idéal atteindra en étant au plus près de la source.

Ce maximum d'éclairement détectable vaut πL, où L est la luminance de la source.
Cette valeur limite est atteinte par le luxmètre idéal proche de la source, mais le posemètre avec son cône de 30% plafonne à 0,07 πL.

De façon générale, un posemètre limité à un cône d'acceptance de plus ou moins θ_m détectera une éclairement égal à
πL sin² θ_m
Pour la Lunasix avec θ_m = 15°, on a sin² (15°) = 0,07

On notera que l'expression πL sin² θ_m est exactement la même, au facteur de transmission près, que celle qui donne l'éclairement dans une image formée par une optique.
Voir cet article, figure 3 page 4 et équation 11 page 5.
https://www.galerie-photo.com/annexe-pupilles.pdf

Ceci ne doit pas nous étonner, la raison fondamentale en est que la luminance de l'image aérienne d'une source large formée par une optique, au facteur de transmission près dans les verres, est égale à la luminance de la source, et ceci, quelle que soit la distance entre la source et l'optique formant l'image.

Derrière une optique, un cône de rayons limité à θ_m = plus ou moins 15° correspond à un nombre d'ouverture de f/1,9 environ. Eh oui, une optique ouvrant à 1,9, pourtant censée être « très lumineuse », perd 93% des photons émis par la source, comme la Lunasix ...

Voir le même article, paragraphes 1.4 et 1.5 pages 5 à 8, sur les conséquences importantes de la conservation de la luminance dans un système optique.

E.B.



Modifié 1 fois. Dernière modification le 19/11/21 13:42 par Emmanuel Bigler (modérateur).

Pour le contrôle de connaissances,
Où est le QCM ?