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🠖 Photonique

LEXIQUE

Equivalent en 3D de l'angle plat usuel. L'angle solide est la surface `S` (ou `S'`) découpée par celui-ci sur une sphère de rayon `r` (ou `r'`) centré le sommet de l’angle solide et de rayon unité. Cet angle s'exprime en stéradians (sr).
`Omega=S/(r)^2=(S')/(r')^2`
Pour un cône de demi-angle au sommet `theta` l'angle solide est : `Omega=2pi(1-costheta)`
  • pour une demi-sphère : `theta=pi/2impliesOmega=2pi" sr"`
  • pour une sphère : `theta=piimpliesOmega=4pi" sr"`
  • pour des petits angles : `theta"<<"1piimpliesOmegaapproxpitheta^2" sr"`
⤷ axes neutres, ligne neutre, lignes neutres
directions privilégiées où la polarisation ne varie pas au passage dans la lame ; repérables expérimentalement par extinction ou transmission maximale.
⤷ anisotrope
Milieu qui possède des propriétés physiques variant selon la direction considérée. En particulier, dans un milieu biréfringent, l'onde se sépare en deux composantes polarisées orthogonales qui se propagnet à des vitesses différentes.
Les chiffres significatifs sont les chiffres d'une valeur mesurée qui traduisent la qualité du mesurage. Ils comprennent tous les chiffres connus avec certitude et le premier chiffre avec incertitude. Autrement dit, lorsque l'on écrit un résultat, seul le dernier chiffre significatif n'est pas connu avec certitude.
⤷ chrominance
caractérisation d'une couleur indépendamment de sa luminosité. Elle est définie par la teinte et la saturation.
Le signal qui transporte les informations de couleur (teint et saturation) dans un système de codage d'image ou de vidéo est appelé chrominance.
⤷ luminosité, leucie
Caractérise l'intensité lumineuse relative perçue d'une surface.
Le terme luminosité s'applique à des sources de lumière primaire,tandis que le terme clarté s'applique à des sources de lumière secondaire.
c'est la différence de phase entre deux ondes observées au même instant et au même point de l'espace (ou entre deux points d'une même onde).
  • `Deltaphi =0` : les deux ondes vibrent exactement de la même manière
  • `Deltaphi =pi` :lorsqu'une onde est au maximum, l'autre est au minimum
  • `Deltaphi =pi/2` : les deux ondes sont décalées d'un quart de période
direction prise par le champs électrique E dans le plan perpendiculaire à la direction de propagation.
⤷ z-score
Pour comparer deux processus de mesure donnant les valeurs `x_1` et `x_2` d'incertitudes types `u(x_1)` et `u(x_2)` on calcule l'écart normalisé suivant :
`z=abs(x_2-x_1)/(sqrt(u(x_1)^2+u(x_2)^2)`
Pour comparer une valeur mesurée `x_i`à une valeur de référence `x_(ref)`, on utilise l'écart-normalisé suivant :
`z=abs(x_i-x_(ref))/(u(x))`
On considère que les mesures sont compatibles si le z-score est inférieur à 2.
⤷ éclairement
Grandeur qui caractérise la puissance lumineuse (flux) reçu par unité de surface.
`E=(dphi)/(dS)`
Dans le Système international d'unités, l'éclairement s’exprime en lumen par mètre carré ou en lux.
Fonction normalisée qui caractérise la sensibilté du système visuel humain aux différentes longueurs d'ondes.
Cette fonction permet de relier les grandeurs de la photométrie aux grandeurs de la radiométrie.
On distingue la vision scotopique (vision nocturne ou faible luminosité) de la vision scopique (vision diurne).
Appareil optique permettant de mesurer la variation de polarisation de la lumière réfléchie par une surface, principalement utilisé pour déterminer l’épaisseur et les propriétés optiques de couches minces
L'émissivité `epsilon` est le rapport entre l'émission du corps réel et celle du corps idéal, appelé corps noir pour une température donnée.
`epsilon(T) = (M(T))/(M_0(T))`
L'émitance du corps noir est déterminé par la loi de Stephan-Bolzmann `M_0(T) = sigma*T^4`
`sigma` est une constante universelle `sigma = 5,67xx10^-8` `W*m^-2*K^-4``
⤷ erreurs aléatoires, l'erreur aléatoire
Composante de l'erreur de mesure qui, dans des mesurages répétés, varie de façon imprévisible.
`epsilon_a=x_i-barx`
où `x_i` est la valeur d'une mesure et `barx` est la moyenne des mesures en répétant `N` fois le même processus de mesure avec `Nrarrinfty`
L'erreur de mesure `epsilon` est la différence entre la valeur `x_i` de la grandeur mesurée et la valeur vraie correspondante.
`epsilon = x_i -x_(vraie)`
L'erreur est donc une valeur inconnue puisque la valeur vraie est inconnue.
⤷ biais, l'erreur systématique, erreurs susytématiques
Composante de l'erreur de mesure qui, dans des mesurages répétés, demeure constante ou varie de façon prévisible.
`epsilon_s=barx-x_(vraie)`
où `x_(vraie)` est la valeur vraie du mesurande
et `barx` est la moyenne des mesures en répétant `N` fois le même processus de mesure avec `Nrarrinfty`
L'exactitude d'une mesure correspond à l'« étroitesse de l'accord entre une valeur mesurée et une valeur vraie d'un mesurande ».
Un mesurage est d'autant plus exact si les résultats de mesure qu'il indique coïncident avec la « valeur vraie ».
Définiton 1 : "Etroitesse de l'accord" entre les valeurs mesurées obtenues par des mesurages répétés du même objet ou d'objets similaires dans des conditions spécifiées.
Définition 2 : Aptitude d'un appareil de mesure à donner des mesures sans erreurs aléatoires.
Définition 3 : un mesurage est d'autant plus fidèle si les résultats coïncident entre eux.
⤷ flux énergétique
Grandeur qui caractérise la puissance lumineuse d'une source.
  • En tenant compte de l'ensemble du spectre, il est noté `phi_e` et s'exprime en watt (W)
  • Tel que perçu par l'œil humain, il est noté `phi_l` ou `F` et s'exprime en lumen (lm).
Le flux lumineux est le flux énergétique (c'est-à-dire la puissance électromagnétique rayonnée) pondérée par la sensibilité de l'œil humain , normalisée par la fonction d'efficacité lumineuse spectrale, aux différentes longueurs d'onde.
`phi_l=F=K_m int_0^infty phi(lamda)*V(lambda)*dlambda`
⤷ surface d'onde
Surface iso-phase d'une onde. tous les points d'une telle surface ont mis le même temps de parcours depuis la source.
Lorsque le milieu possède les même propriétés en tout point
émission de lumière visible par un corps soumis à de très fortes températures. La couleur et l'intensité de la lumière émise dépendent directement de la température de surface du corps émetteur.
⤷ diagramme de rayonnement, diagramme d'intensité
Courbe qui donne l'intensité en fonction de l'angle.
⤷ intensité énergétique
Grandeur qui exprime la capacité d'une source ponctuelle de lumière à éclairer dans une direction donnée.
Distance qui sépare deux franges brillantes (ou sombres) consécutives.
Intervalle autour de la valeur moyenne d'une série de mesure qui a une probabilité donnée (apellé niveau de confiance) de contenir la valeur vraie du mesurande.
Par exemple : pour un niveau de confiance de `95%`, l'intervalle de confiance est `[barx-2sigma,barx+2sigma]`
Lorsque toutes les directions sont équivalentes, en particulier, la vitesse de propagation de l'onde
Définition 1 : "Étroitesse de l'accord" entre la moyenne d'un nombre infini de valeurs mesurées répétées et une valeur de référence.
Définition 2 : Aptitude d'un appareil de mesure à donner des mesures sans erreurs.
Grandeur physique qui caractérise une onde monochromatique dans un milieu homogène.
La longueur d'onde représente la périodicité spatiale des oscillations, c'est à dire la plus petite distance entre deux points qui vibrent en phase, par exemple la distance séparant deux maximas de l'oscillation.
C'est la distance parcourue par l'onde pendant une période d'oscillation. λ=cT
⤷ luminances
La luminance décrit la luminosité, perçue par l'œil humain, d'une surface qui diffuse de la lumière dans une direction donnée. Il s'agit du flux lumineux issue d'un élement de surface dans une direction donnée, par unité de surface et par unité d'angle solide.
émission de lumière par un corps sans élévation notable de température qui résulte d’un processus d’excitation des atomes ou molécules, suivi d’un retour à un état d’énergie plus bas, accompagné de l’émission d’un photon.
⤷ mesurages
Ensemble d’opérations ayant pour but d'obtenir expérimentalement une valeur ou plusieurs valeurs que l'on peut raisonnablement attribuer à une grandeur.
Le « mesurande » est la grandeur que l'on souhaite mesurer.
Ensemble des méthodes et des techniques utilisées pour obtenir la plus grande précision dans le mesurage.
Une onde est électromagnétique si la perturbation est une variation des propriétés électriques et magnétiques du milieu.
Une (OEM) est constituée d'un champ électrique E et d'un champ magnétique B qui oscillent à la même fréquence.
E et B sont perpendiculaires entre-eux et avec la direction de propagation k.
La propagation de ces ondes s’effectue à une vitesse qui dépend du milieu. Dans le vide (ou dans l'air), la vitesse de propagation est : c=3,00108 ms-1
Oscillation couplée du champ électromagnétique
Onde dont les fronts d'onde sont des plans infinis, tous perpendiculaires à une même direction de propagation désignée par le vecteur d'onde k.
⤷ onde transverse
Onde dont la perturbation du milieu se fait dans l'une des directions perpendiculaires à celle de sa propagation.
Lorsque ces directions sont parallèles, l'onde est dite longitudinale.
⤷ opposition de phase
Deux ondes sont en opposition phase lorsque les maximums de l'unecoïncident avec les minimums de l’autre. Dans ce cas le déphasage est un multiple impair de π.
Δϕ=(2k+1)π avec k
Ondes en opposition de phase
⤷ en phase
Deux ondes sont en phase lorsqu’elles atteignent leurs valeurs maximales et minimales en même temps. Dans ce cas le déphasage est un multiple de `2*pi`.
`Deltaphi=kpi` avec `kinZZ`
Ondes en phase
Elle indique l'état de la vibration en un point de l'espace et à un instant donné.
Il s'agit de l'expression située à l'intérieur du cosinus de la fonction d'onde `Psi(x,t)=Acos(omega*t+-k*x+varphi_0)`, elle indique l'état de la vibration en un point de l'espace et à un isnstant donné.
Phase `varphi(x,t)``cos(varphi(x,t))`Amplitudede l'onde
01maximum : `A`
`pi/2`00
`pi`-1minimum : `-A`
`(3pi)/2`00
`2pi`1maximum : `A`
Mesure de la lumière visible par l'œil humain. On parle de photométrie visuelle lorsque le capteur est l'œil et de photométrie lumineuse lorsqu'on utilise des capteurs autres que l'œil (capteur CCD, photodiode, ....)
⤷ quanta de lumière, photons
"paquet" d'énergie élémentaires ou quanta de rayonnement électromagnétique qui sont échangés lors de l'absorption ou de l'émission de lumière dans la matière.
Plan formé par le vecteur d'onde k et le champs électrique E
La trajectoire suivie par l’extrémité du vecteur champ électrique E est une hélice d’axe la direction de propagation (Oz).
Le champ électrique reste constant mais tourne tout en progressant, effectuant un tour complet pour chaque parcours égal à une longueur d'onde.
Dans le plan (Oxy), l'extrémité de E décrit un cercle à vitesse angulaire constante. E(t)=E0cos(ωt)ex+E0cos(ωt±π2)ey
Polarisation circulaire geuche de la lumière (φ = -90°)
©culturesciencesphysique.ens-lyon.fr
La lumière peut être aussi polarisée de manière elliptique, dans ce cas l’extrémité du vecteur champ électrique décrit une ellipse à vitesse angulaire constante dans le plan .

Polarisation elliptique
©culturesciencesphysique.ens-lyon.fr
Les ondes lumineuses sont polarisées rectilignement lorsque les champs E garde une direction constante au cours de la propagation.
Par exemple : E(t)=E0cos(ωt)ex
Polarisation rectiligne de la lumière
©culturesciencesphysique.ens-lyon.fr
Mesure du flux et du transfert d’énergie pour l'ensemble du rayonnement électromagnétique.
⤷ radiation thermique
rayonnement électromagnétique généré par l'agitation thermique de particules dans la matière.
⤷ réflexion spéculaire
Lorsque la lumière rencontre un obstacle, selon que la surface est rugueuse ou lisse on dira qu'elle subit une réflexion diffuse ou spéculaire.
Une réflexion diffuse correspond à ce qui se produit lorsque la lumière frappe une feuille de papier ou une plaque de verre dépoli.
La réflexion spéculaire caractérise le comportement de la lumière lorsqu'elle rencontre une surface polie, c'est-à-dire un miroir.
Mesure du degré de pureté d'une couleur. Une couleur très saturée est vive et intense, tandis qu'une couleur peu saturée paraît plus terne ou proche du gris.
Une source lumineuse isotrope est une source de lumière dont l'intensité lumineuse est la même dans toutes les directions.
C'est le cas d'une sphère rayonnante – par exemple une étoile.
⤷ source lambertienne
Une source lumineuse orthotrope (ou source lambertienne) est une source lumineuse dont la luminance est identique dans toutes les directions.
Indicatrice de luminance et d'intensité pour une diffusion orthotrope de la lumière
Les ondes électromagnétiques sont classées en fonction de leur fréquence ou leur longueur d'onde dans ce que l’on appelle le « spectre électromagnétique ».
Spectre électromagnétique
Procédé qui consiste à combiner plusieurs lumières colorées. Les couleurs primaires de la lumière sont le rouge, le vert et le bleu (RVB). Lorsque ces trois lumières sont superposées avec la même intensité, on obtient une lumière blanche.
Synthèse additive
Procédé qui consiste à obtenir une couleur en retirant certaines composantes de la lumière blanche grâce à des pigments, des encres ou des filtres. Les couleurs primaires sont le cyan, le magenta et le jaune (CMJ).
Synthèse soustractive
Caractéristique qui permet de distinguer une couleur d'une autre (rouge, vert, bleu, jaune, etc.).
Elle est principalement déterminée par la longueur d'onde dominante de la lumière.
Milieu où la lumière se propage sans atténuation
La valeur vraie xvraie est la valeur numérique que nous devrions obtenir lors du mesurage d’une grandeur X si la mesure était parfaite.
Comme il est impossible en pratique de faire des mesures parfaites (sans erreur) , la valeur xi du mesurande sera toujours différent de xvraie : xixvraie
Correspond à la vision à forte luminosité, donc à la vision de jour (diurne) où les cônes sont sollicités. La vision photopique a une faible sensibilité mais une forte résolution et propose une bonne perception des rouges.
Correspond à la vision à faible luminosité, donc à la vision de nuit (nocturne) où les bâtonnets sont sollicités.
La vision scotopique a une forte sensibilité mais une faible résolution et propose une bonne perception des bleus.