la candela et les unités SI

[deep_turtle]

Bonjour,

Il y a un truc qui me chiffonne, et qui vient probablement d'un truc que j'ai profondément pas compris... Le système international d'unités SI introduit une unité spécifique (la candela) pour l'intensité lumineuse. Voici ma question :

L'intensité lumineuse étant une grandeur photométrique, elle dépend de la sensibilité de l'oeil, pourquoi n'a-t-on pas plutôt choisi une unité radiométrique, qui naïvement me semble plus physique ?

Merci de me déchiffonner...

[Chip]

L'intensité lumineuse étant une grandeur photométrique, elle dépend de la sensibilité de l'oeil, pourquoi n'a-t-on pas plutôt choisi une unité radiométrique, qui naïvement me semble plus physique ?

Parce que dans ce cas là, elle ne ferait pas partie des unités de base du SI! (l'intensité énergétique s'exprime en W/sr, elle est donc une unité "dérivée" des unités de base)

Ceci dit il est clair que la candela a un statut à part parmi les unités de base du SI, puisque reposant à l'origine sur la physiologie humaine.

[deep_turtle]

Ahhh merci, ça répond à mes interrogations ! Chip, toujours là au moment où il faut !

[sitalgo]

"Ceci dit il est clair que la candela a un statut à part parmi les unités de base du SI, puisque reposant à l'origine sur la physiologie humaine."

C'est plutôt le cas du décibel, le candela représente la puissance lumineuse (par sr) d'une bougie, donc plutôt la technologie de l'époque.
L'avantage de conserver cette unité (surtout le lux qui en est dérivé et couramment utilisé) est de bien séparer la puissance consommée de la puissance utile. Quand on dit qu'il faut éclairer un plan de travail de 300 lux, il n'y a pas de malentendu entre watts, à l'installateur de prévoir le luminaire avec l'ampoule qui va bien.

[deep_turtle]

Quand on dit qu'il faut éclairer un plan de travail de 300 lux, il n'y a pas de malentendu entre watts, à l'installateur de prévoir le luminaire avec l'ampoule qui va bien.

Bon ben voilà, ça je ne comprends pas. Pour moi les watts c'est une puissance totale, qui peut donner lieu à différentes intensité en candelas, selon le spectre de la lampe utilisée... Je me trompe ?

[sitalgo]

Justement tu ne trompes pas, on peux obtenir un nombre de lux donné avec différentes puissances (en W consommés) selon le rendement et la concentration du flux par le luminaire (avec effet de déflecteur plus ou moins prononcé).

Quand bien même on trouve parfois la puissance en lumen (puissance en candela x 4pi sr) encore faut-il tenir compte du luminaire.

300 lux sur 1m² ça fait grosso modo 1/2 w lumineux, soit une ampoule incandescence à déflecteur de 10w à 1m.

[Chip]

Ceci dit il est clair que la candela a un statut à part parmi les unités de base du SI, puisque reposant à l'origine sur la physiologie humaine.

"C'est plutôt le cas du décibel, le candela représente la puissance lumineuse (par sr) d'une bougie, donc plutôt la technologie de l'époque.

Pour m'exprimer plus précisément que je ne l'ai fait au-dessus : la candela est l'unité d'une grandeur liée à la physiologie humaine (l'intensité lumineuse) et a donc un statut à part dans les unités de base du SI. Les unités de pression acoustique sont aussi liées à la physiologie humaine... mais n'ont jamais fait partie des unités de base du SI!

[sitalgo]

"Pour m'exprimer plus précisément que je ne l'ai fait au-dessus : la candela est l'unité d'une grandeur liée à la physiologie humaine (l'intensité lumineuse)"

Je ne sais pas ce que tu appelles "physiologique", j'avoue ne pas connaître de règle à ce sujet. C'est peut-être chose admise. La (je m'obstine à la mettre au masculin) candela reprend, en la redéfinissant, des unités antérieures qui lui donnaient la puissance lumineuse d'une bougie, sans qu'aucune caractéristique de l'oeil (ou autre récepteur) n'intervienne hormis la fréquence, ce qui est la moindre des choses vu qu'on parle de lumière. Pas de seuil, de progression linéaire ou non, comme avec les dB et l'oreille.
C'est pourquoi ça ne m'a pas l'air très physiologique.

"Les unités de pression acoustique sont aussi liées à la physiologie humaine... mais n'ont jamais fait partie des unités de base du SI!"

Certes, je n'ai pas coupé la phrase dans la citation.

[Chip]

Je ne sais pas ce que tu appelles "physiologique", j'avoue ne pas connaître de règle à ce sujet.

Je ne comprends pas le malentendu... il est clair que l'intensité lumineuse est une grandeur éminemment liée à la physiologie humaine puisque sa valeur pour une source donnée dépend, en plus de l'intensité énergétique, de la longueur d'onde du rayonnement (puisque la sensibilité de l'œil en dépend). La candela qui en est l'unité est définie en se plaçant au maximum de sensibilité de l'œil humain à 555 nm (... plus précisément à 540.10^12 Hz pour se reporter au texte officiel) et le reste du spectre est relié à cette définition par la courbe de sensibilité spectrale de l'œil moyen. Cette unité est donc assez singulière, comparée aux autres unités de base du SI.

[invité576543]

Bonjour,

D'une certaine manière, ce qui est spécifié c'est un filtre, pas vraiment une unité. L'unité sous-jacente est bien le W/sr, mais mesuré après un filtre normalisé. Plutôt que de le dire d'une manière aussi complexe, on utilise un "résumé" sous forme d'unité.

Dans le système SI il n'y a que 5 unités correspondant à des grandeurs physiques fondamentales. La candela définit un filtre, et la mole un nombre, pas des grandeurs nouvelles.

Cordialement,

[deep_turtle]

D'une certaine manière, ce qui est spécifié c'est un filtre, pas vraiment une unité.

Mais ce filtre n'apparaît nulle part dans la définition proposée par le Bureau International des Poids et Mesures. Une grandeur est spécifiée à une fréquence donnée et c'est tout. Je ne vois pas comment utiliser cette définition de la candela pour calculer l'intensité lumineuse d'une source émettant la même puissance à une fréquence différente...

[Septentrion]

Je ne vois pas comment utiliser cette définition de la candela pour calculer l'intensité lumineuse d'une source émettant la même puissance à une fréquence différente...

C'est justement pour ça qu'il est intéressant d'en faire une unité fondamentale, ajouté au fait que cette grandeur est d'un usage assez courant...
On ne peut pas faire la conversion sans connaitre le spectre.

Il y a autant d'unités d'intensité lumineuse possibles qu'il y a de types de détecteurs, et ce n'est pas le fait que la Candela est basée sur des paramètres physiologiques qui en fait une unité "singulière" : le W/sr est l'unité naturelle associé à un récepteur de réponse énergétique uniforme, mais il y aurait aussi le photons/s/sr, correspondant à une courbe de réponse différente si on raisonne en énergie, et qui ne semble pas moins fondamentale.
Pourtant, connaissant une intensité en W/sr, on n'en déduit pas une intensité photonique en photons/s/sr si on ne connait pas le spectre.

D'autre part, utiliser la courbe de réponse de l'oeil pour définir une unité "fondamentale" peut semble curieux et arbitraire, mais après tout, le mètre et la seconde sont à l'origine définit de façon tout aussi arbitraire, et la définition précise aboutit maintenant à des rapports assez "tordus" (qui peut me citer de mémoire la fréquence exacte de la radiation définissant la seconde ).

Je crois que ce qui trouble les gens et fait la singularité de cette unité est plutôt le fait que derrière se cache un calcul d'intégration (une intégrale de recouvrement), ce qui lui donne une nature "vectorielle" alors que les autres unités SI ont plutôt une nature "scalaire".

[invité576543]

Mais ce filtre n'apparaît nulle part dans la définition proposée par le Bureau International des Poids et Mesures. Une grandeur est spécifiée à une fréquence donnée et c'est tout. Je ne vois pas comment utiliser cette définition de la candela pour calculer l'intensité lumineuse d'une source émettant la même puissance à une fréquence différente...

Il n'apparaît dans la définition en une ligne, mais une référence à un filtre (à deux filtres en fait) apparaît là:

http://www.bipm.fr/en/si/si_brochure...otometric.html

En particulier

The CIPM has approved the use of these functions with the effect that the corresponding photometric quantities are defined purely in physical terms as quantities proportional to the integral of a spectral power distribution, weighted according to a specified function of wavelength.

La définition officielle est alors juste le calibrage de l'unité, la définition d'une lumière particulière et d'un résultat pour calibrer un appareil.

Cordialement,

[invité576543]

Je crois que ce qui trouble les gens et fait la singularité de cette unité est plutôt le fait que derrière se cache un calcul d'intégration (une intégrale de recouvrement), ce qui lui donne une nature "vectorielle" alors que les autres unités SI ont plutôt une nature "scalaire".

Bonsoir,

Je ne pense pas. Ce qui est troublant c'est sa redondance, alors que le but même du SI est de supprimer les redondances. L'idéal est de tout ramener à un tout petit nombre d'unités indépendantes, et le SI est vu comme une approche de cet idéal.

La candela est une zone d'ombre dans cette approche. Elle aurait aussi bien pû se retrouver dans les unités dérivées, à l'image du Gray ou du Sievert.

Cordialement,

[Septentrion]

Bonsoir,

Je ne pense pas. Ce qui est troublant c'est sa redondance, alors que le but même du SI est de supprimer les redondances. L'idéal est de tout ramener à un tout petit nombre d'unités indépendantes, et le SI est vu comme une approche de cet idéal.

La candela est une zone d'ombre dans cette approche. Elle aurait aussi bien pû se retrouver dans les unités dérivées, à l'image du Gray ou du Sievert.

Cordialement,

Bonsoir
Unité de longueur et de temps ne sont pas indépendantes, il y a la vitesse de la lumière entre les deux... D'ailleurs, il me semble que les théoriciens mélangent joyeusement les unités de masse, longueur, temps. Et on peut aussi bien dire que l'unité de masse est inutile, et ne garder que l'unité d'énergie.
Alors la notion d'unités indépendantes...

Par contre, il y a bien une singularité dans le fait que la conversion entre unités d'énergie (ou intensité) lumineuse n'est pas une simple multiplication par un scalaire.

A+