La luminance est la grandeur photométrique qui quantifie l’intensité lumineuse émise ou réfléchie par une surface dans une direction donnée, rapportée à l’aire apparente de cette surface vue depuis cette direction. Elle caractérise ce que l’oeil perçoit comme la “brillance” d’une surface. Unité : candela par mètre carré (cd/m²).
Observer expérimentalement la luminance
Avec l’application FizziQ, le luxmètre peut aider à explorer les concepts de luminance et d’éclairement.
Étapes :
- Comprendre la différence : l’éclairement (luxmètre) mesure la lumière reçue, la luminance mesure la lumière émise/réfléchie
- Éclairer différentes surfaces (blanche, noire, brillante, mate) avec la même source
- Mesurer l’éclairement réfléchi avec FizziQ
- Observer que les surfaces brillantes ont une luminance plus directionnelle
- Comparer la luminance d’un écran (émetteur) et d’une feuille éclairée (réflecteur)
Activités scientifiques sur ce thème
Prolongements possibles avec FizziQ : comparaison des surfaces réfléchissantes, mesure du facteur de réflexion d’une surface et étude de l’éblouissement.
En savoir plus
Luminance vs éclairement :
| Grandeur | Ce qu’elle mesure | Unité | Direction |
|---|---|---|---|
| Éclairement E | Lumière reçue | lux (lm/m²) | Surface réceptrice |
| Luminance L | Lumière émise/vue | cd/m² | Direction d’observation |
Perception visuelle :
La luminance est la grandeur la plus proche de ce que l’oeil perçoit. Deux surfaces de même luminance apparaissent également brillantes, quelle que soit leur distance.
Valeurs typiques :
| Source | Luminance (cd/m²) |
|---|---|
| Soleil | 1,6 × 10⁹ |
| Lampe à incandescence | 10⁷ |
| Écran d’ordinateur | 200-400 |
| Papier blanc sous éclairage de bureau | 100 |
| Ciel nocturne sans lune | 10⁻³ |
Surface lambertienne :
Une surface parfaitement diffusante (mate) a la même luminance dans toutes les directions. Sa luminance vaut L = ρ × E / π où ρ est le facteur de réflexion et E l’éclairement.
Formule
Définition : L = dI / (dS × cos θ)
où :
- L : luminance (cd/m²)
- dI : intensité lumineuse émise dans la direction considérée (cd)
- dS : élément de surface (m²)
- θ : angle entre la normale et la direction d’observation
Pour une surface lambertienne : L = ρ × E / π
Exemples d’application
- L’éblouissement dépend de la luminance de la source, pas de l’éclairement
- Les écrans sont réglés pour une luminance confortable (200-300 cd/m²)
- Un mur blanc bien éclairé peut avoir la même luminance qu’un écran
- Les panneaux routiers réfléchissants ont une haute luminance dans la direction des phares
FAQ
Q : La Lune et le Soleil ont-ils la même luminance ? R : Non. Le disque solaire est beaucoup plus brillant que le disque lunaire : la luminance du Soleil est environ 100 000 fois (10⁵) celle de la Lune, alors que leurs diamètres apparents sont voisins.
Q : FizziQ mesure-t-il la luminance ? R : Non, le luxmètre mesure l’éclairement. Pour mesurer la luminance, il faudrait un luminancemètre orienté vers la surface étudiée.
Q : Pourquoi une surface blanche paraît-elle plus brillante qu’une noire ? R : La surface blanche réfléchit plus de lumière (facteur de réflexion ρ élevé), donc sa luminance est plus grande à éclairement égal.
Q : Les normes d’éclairage utilisent-elles la luminance ? R : Oui, pour limiter l’éblouissement. On limite la luminance des sources visibles (luminaires, fenêtres) plus que l’éclairement des surfaces de travail.
Concepts liés
Éclairement - Intensité lumineuse - Luxmètre - Photométrie - Réflexion - Perception visuelle