Radiométrie

La radiométrie est un ensemble de techniques de mesure du rayonnement électromagnétique , notamment de la lumière visible . Les techniques radiométriques en optique caractérisent la distribution de la puissance du rayonnement dans l'espace, par opposition aux techniques photométriques , qui caractérisent l'interaction de la lumière avec l'œil humain. La différence fondamentale entre la radiométrie et la photométrie est que la radiométrie donne l'intégralité du spectre du rayonnement optique, tandis que la photométrie se limite au spectre visible. La radiométrie se distingue des techniques quantiques telles que le comptage de photons .

L'utilisation de radiomètres pour déterminer la température des objets et des gaz en mesurant le flux de rayonnement est appelée pyrométrie . Les pyromètres portatifs sont souvent commercialisés sous le nom de thermomètres infrarouges .

La radiométrie est importante en astronomie , en particulier en radioastronomie , et joue un rôle significatif dans la télédétection terrestre . Les techniques de mesure classées comme radiométrie en optique sont appelées photométrie dans certaines applications astronomiques, contrairement à l'usage optique du terme.

La spectroradiométrie est la mesure de quantités radiométriques absolues dans des bandes étroites de longueur d'onde.

Grandeurs radiométriques

Les quantités intégrales (comme le flux radiant ) décrivent l'effet total du rayonnement de toutes les longueurs d'onde ou fréquences , tandis que les quantités spectrales (comme la puissance spectrale ) décrivent l'effet du rayonnement d'une seule longueur d'onde λ ou fréquence ν . À chaque quantité intégrale correspondent des quantités spectrales , définies comme le quotient de la quantité intégrée par la plage de fréquences ou de longueurs d'onde considérée. Par exemple, le flux radiant Φ _e correspond à la puissance spectrale Φ _{e, λ} et Φ _{e, ν} .

Pour obtenir la contrepartie spectrale d'une quantité intégrale, il faut une transition limite . Cela vient de l'idée que la probabilité d'existence d'un photon de longueur d'onde précisément demandée est nulle. Montrons la relation entre elles en utilisant le flux radiant comme exemple :

Flux intégral, dont l'unité est W : Flux spectral par longueur d'onde, dont l'unité est W/ m : où est le flux radiant du rayonnement dans un petit intervalle de longueur d'onde . L'aire sous un tracé avec l'axe horizontal des longueurs d'onde est égale au flux radiant total.

Flux spectral en fonction de la fréquence, dont l'unité est W/ Hz : où est le flux radiant du rayonnement dans un petit intervalle de fréquence . L'aire sous un tracé avec l'axe horizontal des fréquences est égale au flux radiant total.

Les quantités spectrales par longueur d'onde λ et fréquence ν sont liées entre elles, puisque le produit des deux variables est la vitesse de la lumière ( ) :

La quantité intégrale peut être obtenue par l'intégration de la quantité spectrale :