Trois quantités, pas une
« Quel est le niveau de luminosité ? » reçoit des réponses selon trois quantités physiques véritablement différentes, chacune avec sa propre famille d'unités, et aucune d'elles ne se convertit dans une autre sans informations supplémentaires sur la géométrie ou le matériau de surface. Les confondre — demander combien de « lux » une ampoule produit, par exemple — est une erreur de catégorie, pas une erreur d'unités, car la production d'une ampoule se mesure correctement dans une unité complètement différente.
Flux lumineux : ce qu'une source émet
Le lumen (lm) mesure la production lumineuse totale d'une source, dans toutes les directions, indépendamment de la distance de toute chose ou de ce sur quoi elle tombe. La boîte d'une ampoule indique les lumens parce que c'est le seul chiffre décrivant l'ampoule seule, pas la pièce dans laquelle elle est placée.
Éclairement : ce qui tombe sur une surface
Le lux (lx) est un lumen par mètre carré : quelle quantité de cette lumière émise tombe réellement sur une zone donnée, ce qui dépend de la production totale de la source, de la distance par rapport à elle (diminuant avec le carré de la distance) et de l'angle d'incidence. L'équivalent impérial, le foot-candle (fc), est un lumen par pied carré. Parce qu'un pied carré est plus petit qu'un mètre carré, la même lumière répartie sur celui-ci produit un nombre plus grand : exactement 1 fc = 10,76391 lx, dérivé de la relation exacte 1 ft² = 0,09290304 m² (puisque 1 ft = 0,3048 m exactement), donc 1 fc = 1 lm/ft² = 1/0,09290304 lm/m² = 10,76391042… lx. L'éclairement est ce qu'un luxmètre mesure et ce que les codes du bâtiment et les guides d'éclairage horticole spécifient.
Luminance : ce qui atteint l'œil à partir d'une surface
Le nit — formellement une candela par mètre carré (cd/m²), « nit » est le nom informel mais quasi universel pour cela — mesure la lumière quittant ou réfléchie par une surface vers un observateur, ce qui détermine réellement la luminosité apparente de cette surface. Deux surfaces se trouvant dans un éclairement identique peuvent avoir une luminance très différente : une feuille de carton noir mat et une feuille de papier blanc sous la même lampe de bureau reçoivent le même lux, mais le papier blanc réfléchit beaucoup plus vers votre œil et semble beaucoup plus lumineux. Les nits sont l'unité utilisée pour la luminosité d'affichage parce qu'un écran ne réfléchit pas la lumière ambiante du tout — il émet la sienne propre, donc la luminance, et non l'éclairement, est la quantité pertinente.
Pourquoi vous ne pouvez pas convertir librement entre elles
Passer des lumens au lux nécessite la surface sur laquelle la lumière est répartie, ce qui est une question de géométrie que l'unité elle-même ne peut pas répondre. Passer du lux (la lumière qui arrive à une surface) aux nits (la lumière qui quitte cette surface) nécessite la réflectance de la surface, puisqu'une surface ne peut renvoyer qu'une fraction de ce qu'elle reçoit. Pour une surface réfléchissante idéale (« Lambertienne »), la relation est :
L = E × ρ ÷ π
où L est la luminance en cd/m², E est l'éclairement en lux, et ρ est la réflectance de la surface (0 à 1). Le papier blanc de l'imprimante réfléchit environ 80 % de la lumière qu'il reçoit (ρ ≈ 0,8). Sous un éclairage de bureau typique de 500 lx, la luminance de ce papier s'élève à 500 × 0,8 ÷ π ≈ 127 cd/m² — notablement plus sombre qu'un écran d'ordinateur portable à côté, qui s'auto-émet à 250–400 nits même si « la pièce » est uniquement éclairée à 500 lux. L'éclairement décrit la pièce ; la luminance décrit ce que votre œil reçoit réellement d'une surface spécifique, et les deux divergent régulièrement d'un facteur de plusieurs.
Niveaux d'éclairement courants, à titre informatif
| Condition | Éclairement | En foot-candles |
|---|---|---|
| Pleine lune, nuit claire | 0,1 lx | ≈0,0093 fc |
| Éclairage du salon | 100 lx | ≈9,29 fc |
| Éclairage de bureau | 500 lx | ≈46,5 fc |
| Lumière du jour nuageuse | 1 000 lx | ≈92,9 fc |
| Lumière directe du soleil | 100 000 lx | ≈9 290 fc |
Un cas concret de propagation d'un mauvais chiffre
L'éclairement de la lumière lunaire est un exemple véritablement utile de la façon dont un nombre qui semble plausible peut surpasser la mesure qui le soutient. Un chiffre arrondi de « 1 lux » pour la lumière lunaire circule largement dans les références de conception d'éclairage et les guides d'exposition photographique ; le travail photométrique minutieux place le chiffre réel environ un ordre de grandeur plus bas. L'essai de 2017 de l'écologiste Travis Longcore, « How bright the moon », a retracé un cas spécifique et documenté de ce type d'erreur dans la littérature d'éclairage écologique : un article de 1999 avait mal étiqueté une courbe d'illuminance mesurée pour une lune gibbeuse illuminée à 75 % — pas une pleine lune, et pas non plus un quartier de lune — comme un éclairage de « lune en quartier », et au moins deux articles ultérieurs ont répété le chiffre mal étiqueté sans retourner aux données photométriques d'origine. L'estimation de travail propre de Longcore pour l'éclairement typique de la pleine lune au niveau du sol, après prise en compte de l'altitude de la lune au-dessus de l'horizon et de l'extinction atmosphérique plutôt qu'une valeur surplombante idéalisée, s'élève à environ 0,1 lux — le chiffre que ce site utilise ci-dessus — bien en dessous du raccourci « 1 lux » qui continue à circuler dans les sources secondaires qui ne citent jamais une mesure primaire.
Le mécanisme est le même quel que soit le mauvais étiquetage spécifique qui l'a déclenché : une fois qu'un nombre est répété dans un article de synthèse ou un tableau sans les données originales jointes, les auteurs ultérieurs citent la synthèse plutôt que de remesurer quoi que ce soit, et un chiffre qui était faux, ou juste seulement dans des conditions étroites que personne n'a restituées, survit indéfiniment. C'est une instance spécifique à la photométrie exactement de la mise en garde que ce site essaie d'appliquer à ses propres chiffres : un nombre arrondi plausible n'est pas la même chose qu'un nombre vérifié.
Choisir la bonne unité
Demandez-vous ce que vous mesurez réellement avant de vous tourner vers une unité. Production totale d'une source : lumens. Lumière tombant sur une surface : lux ou foot-candles. Luminosité d'une surface ou d'un affichage auto-luminescent tel qu'il apparaît à un œil : nits. Aucun des trois ne substitue l'un à l'autre, car chacun répond à une question physique différente.