1. Une source lumineuse est caractérisée par son spectre d'émission
Pour photographier une maquette, contrôler les couleurs d'un tirage ou graver un support, il faut choisir la bonne source de lumière. Le critère de base est son spectre d'émission.
Le spectre d'émission d'une source est la répartition de la lumière qu'elle émet en fonction de la longueur d'onde. On distingue :
- un spectre continu : toutes les couleurs du visible sont présentes ;
- un spectre de bandes ou de raies : seules certaines longueurs d'onde sont émises.
Caractéristiques spectrales des sources usuelles :
| Source | Spectre d'émission | Conséquence pour les métiers de l'image |
|---|---|---|
| Soleil | Continu, du proche UV à l'IR, centré sur le visible | Lumière de référence : rendu fidèle des couleurs |
| Lampe à incandescence (halogène) | Continu, très riche en rouge et en infrarouge (chaleur) | Lumière « chaude », mais beaucoup d'énergie perdue en chaleur |
| Lampe à DEL | Bandes étroites combinées (lumière blanche reconstituée) | Peu de chaleur, très efficace, idéale en studio |
| Laser | Une seule longueur d'onde (raie unique) | Lumière monochromatique, très directive : découpe, gravure |
Exemple : pour juger fidèlement les couleurs d'un tirage, on utilise une lumière au spectre proche de celui du soleil (continu). Une vieille lampe à incandescence, riche en rouge, fausse l'appréciation des bleus ; c'est pourquoi les postes de contrôle qualité utilisent des tubes « lumière du jour » normalisés.
2. L'efficacité énergétique d'une source lumineuse
L'efficacité énergétique d'une source lumineuse est le rapport entre l'énergie (ou la puissance) convertie en lumière utile et l'énergie (ou la puissance) électrique consommée : η = Plumineuse / Pélectrique. C'est un nombre sans unité, compris entre 0 et 1, souvent exprimé en pourcentage.
Une lampe à incandescence convertit à peine 5 % de l'électricité en lumière visible (le reste part en chaleur) ; une DEL atteint 30 à 40 % ou plus. À éclairage égal, une DEL consomme donc beaucoup moins : c'est le sens des étiquettes énergie et des indications en lumens par watt sur les emballages.
Exemple résolu — comparer deux sources de studio :
• Projecteur halogène : Pélec = 500 W, puissance convertie en lumière visible Plum = 25 W → η = 25 / 500 = 0,05 = 5 %.
• Projecteur à DEL : Pélec = 50 W, Plum = 20 W → η = 20 / 50 = 0,40 = 40 %.
Conclusion : la DEL est 8 fois plus efficace énergétiquement ; elle chauffe en outre beaucoup moins le plateau de prise de vue.
Comparer expérimentalement l'efficacité de deux lampes (protocole pas à pas) :
- 1. Alimenter les deux lampes (incandescence et DEL) et mesurer la puissance électrique consommée de chacune (wattmètre).
- 2. Mesurer l'éclairement reçu à distance identique (luxmètre) ou comparer l'éclairement pour une même consommation.
- 3. Mesurer la température dégagée près de chaque lampe : une lampe efficace chauffe peu.
- 4. Comparer les rapports éclairement/puissance et conclure sur la lampe la plus efficace.
- 5. Répéter les mesures et présenter les résultats avec les unités et des chiffres significatifs adaptés.
3. La lumière laser : des propriétés particulières
Propriétés du faisceau laser :
- Monochromatique : une seule longueur d'onde (une seule couleur) ;
- Très directif : faisceau très fin qui diverge extrêmement peu ;
- Concentré : toute la puissance est concentrée sur une surface minuscule → puissance surfacique énorme (c'est ce qui permet la découpe et la gravure des supports) ;
- lumière cohérente : les ondes émises sont organisées entre elles.
Mettre en évidence les propriétés d'un faisceau laser (protocole pas à pas) :
- 1. Placer le laser sur un support stable, dirigé vers un écran blanc (jamais vers les yeux).
- 2. Observer la tache sur l'écran à différentes distances : sa taille augmente à peine → faisceau très directif, faible divergence.
- 3. Mesurer le diamètre de la tache à deux distances pour estimer la divergence.
- 4. Disperser la lumière avec un prisme ou un réseau : une seule raie colorée apparaît → lumière monochromatique.
- 5. Comparer avec la lumière d'une DEL blanche dispersée de la même façon (plusieurs bandes).
Sécurité — classes de laser : les lasers sont classés de 1 (sans danger) à 4 (très dangereux) selon leur puissance. Un laser de classe 2 (pointeur ≤ 1 mW) n'est protégé que par le réflexe de cligner des yeux ; les classes 3 et 4 (découpe, gravure) sont dangereuses pour l'œil et la peau, même par réflexion sur une surface brillante. Règles : ne jamais diriger un faisceau vers une personne, ne pas le regarder directement ni par réflexion, porter les lunettes de protection adaptées à la longueur d'onde, respecter les capots et interverrouillages des machines de découpe laser.
Développement durable : sur l'emballage d'une lampe, comparer les lumens (quantité de lumière), les watts (consommation), la durée de vie et la classe énergétique : choisir une lampe performante, résistante et durable réduit la facture et les déchets de l'atelier.