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1 - RAPPELS DE RADIOMÉTRIE

2 - RAYONNEMENT THERMIQUE

3 - SOURCES À ÉMISSION SECONDAIRE

4 - SOURCES PAR LUMINESCENCE

Article de référence | Réf : E4010 v2

Rayonnement thermique
Radiométrie et sources non cohérentes

Auteur(s) : Jean-Louis MEYZONNETTE

Date de publication : 10 sept. 1995

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  • Jean-Louis MEYZONNETTE : Ingénieur de l’École Supérieure d’Optique - Professeur à l’École Supérieure d’Optique

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INTRODUCTION

avec la collaboration de Herbert RUNCIMAN pour la rédaction du paragraphe 1.2

La performance d’un système optronique dépend des nombreux paramètres et composants qui, de la source à l’utilisateur, constituent ce qu’il est convenu d’appeler la chaîne optronique, et elle traduit en général la capacité du système à recueillir, puis à exploiter au mieux le signal recherché. Pour cela, la conception du système doit s’appuyer sur une bonne connaissance de chacun des élements de la chaîne, et en particulier sur celle du maillon initial, la source optique qui est à l’origine de l’information.

Tout rayonnement optique résulte de la transformation en énergie lumineuse d’énergies diverses (thermique, électrique, électronique, mécanique, chimique, nucléaire, voire optique). La propagation de cette énergie lumineuse s’interprète soit (théorie ondulatoire) sous la forme d’ondes électromagnétiques de longueurs d’onde comprises entre quelques centièmes et quelques centaines de micromètres, soit (théorie corpusculaire) par le mouvement de particules, les photons, dont l’énergie individuelle est comprise entre 10 –22 et 10 –17 J.

Dans de nombreuses applications, telles que l’observation, l’imagerie, la photographie, l’astronomie, etc., la source optique émet de façon autonome, sans aucune intervention du système optronique (système dit passif ). Dans d’autres, telles que les télécommunications optiques, le système, dit actif, dispose de sa propre source, artificielle, pour créer, modifier ou amplifier le phénomène à exploiter. Dans tous les cas, il est indispensable au concepteur de connaître et /ou de spécifier au mieux les caractéristiques du rayonnement à détecter, car ce sont elles qui conditionnent l’ensemble de la chaîne optronique.

On rappelle tout d’abord les lois fondamentales de la radiométrie, puis on présente les principales familles de sources conventionnelles : par incandescence (ou thermiques), puis par luminescence.

Les sources lasers sont traitées dans un article spécifique de la rubrique.

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v2-e4010


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2. Rayonnement thermique

2.1 Origine

Suivant les lois de la thermodynamique, tout corps placé dans une enceinte isotherme à une température T non nulle échange un rayonnement avec cette dernière, pour atteindre, à terme, cette température. Vis‐à‐vis des rayonnements provenant de son environnement, le corps présente, en surface ou dans son volume, divers types de comportements, tels qu’absorption, réflexion, transmission, diffusion, que l’on peut définir de la façon suivante :

  • d’une part, l’absorption est la faculté des atomes et molécules du matériau à piéger une fraction des photons incidents, dont ils transforment en chaleur l’énergie correspondante ;

  • d’autre part, réflexion, transmission et diffusion constituent des processus d’interaction entre la lumière et la matière qui renvoient chacun une fraction du flux incident vers l’enceinte avec une géométrie qui leur est propre.

Si une surface plane à la température T est éclairée par un faisceau collimaté monochromatique issu d’une direction caractérisée par les angles θ i et ϕ i , on définit alors son comportement vis‐à‐vis de ce rayonnement par :

  • son facteur d’absorption spectral directionnel , c’est‐à‐dire la fraction de flux incident absorbée par l’objet lorsqu’il est éclairé sous cette direction par un faisceau monochromatique à la longueur d’onde λ ;

  • son facteur de réflexion spectral directionnel , c’est‐à‐dire la fraction de flux réfléchie dans tout le demi-espace initial dans ces conditions d’éclairement ;

  • son facteur de transmission spectral directionnel , c’est‐à‐dire la fraction de flux transmise dans le demi-espace situé en arrière, pour les mêmes conditions d’éclairement.

La loi de conservation de l’énergie, appliquée au...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - DESVIGNES (F.) -   Rayonnements optiques, radiométrie, photométrie  -  . 1997, Masson.

  • (2) - GRUM (F.), BECHERER (R.J.) -   Optical radiation measurements  -  . Vol. 1 : Radiometry. 1979, Academic Press, New York.

  • (3) - BOYD (R.W.) -   Radiometry and the detection of optical radiation  -  . 1983, Wiley, New York.

  • (4) - GAUSSORGUES (G.) -   La thermographie infrarouge  -  . Technique et documentation, 4e édition, 1999, Paris.

  • (5) -   *  -  RCA Engineers : Electrooptic Handbook. 1978, RCA Corporation.

  • (6) - DESVIGNES (F.) -   Radiométrie, photométrie  -  . Techniques de l’Ingénieur, [R 6 410], Traité Mesures et contrôle, 1992.

  • ...

NORMES

  • Vocabulaire électrotechnique. Chapitre 845 : Éclairage [CEI 60050 (845)]. - NF C 01-845 - 3.89

1 Constructeurs. Fournisseurs

(liste non exhaustive)

HAUT DE PAGE

1.1 Sources étalons, corps noirs

HGH Systèmes Infrarouges

Osram

HAUT DE PAGE

1.2 Radiomètres, luminancemètres

Barnes Engineering

Perkin Elmer Optoelectronics (représentant : Polytec P.I. SA)

Hewlett-Packard

Li Cor Biosciences (représentant : ScienceTec)

Minolta

Ophir Optronics (représentant : BFI Optilas)

Photo Research (représentant : BFI Optilas)

HAUT DE PAGE

1.3 Sphères intégrantes

Labsphere (représentant : Lot-Oriel)

Ophir Optronics (représentant : BFI Optilas)

HAUT DE PAGE

1.4 Luxmètres

Brüel et Kjaer

Chauvin-Arnoux

International Light (représentant : BFI Optilas)

Minolta

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