🎯 Objectifs du chapitre cliquer pour développer

Définir et mesurer une irradiance (W·m⁻²) au pyranomètre / solarimètre
Calculer la puissance reçue par une surface : P = E × S
Estimer l'irradiance d'un laser et connaître les protections
Effectuer le bilan énergétique et le rendement d'un panneau photovoltaïque

Fiche résumé — Énergie transportée par la lumière

Chapitre 6 | Première STI2D — spécialité Physique-chimie et mathématiques | Physique-Chimie

Dernière mise à jour : 21 octobre 2026

1. Irradiance

Puissance lumineuse reçue par unité de surface :

\(E=\dfrac{P}{S}\quad(\text{W·m}^{-2})\)

Ordres de grandeur : Soleil au sol ≈ \(1\,000\ \text{W·m}^{-2}\).

Astuce : l'irradiance est une puissance par m², pas une puissance.

2. Mesure de l'irradiance

Pyranomètre : capteur de référence (météo, solaire).
Solarimètre : portatif, utilisé sur le terrain.

On oriente le capteur perpendiculairement aux rayons ; lecture directe en W·m⁻².

3. Puissance reçue

\(P=E\times S\)

\(P\) en W, \(E\) en W·m⁻², \(S\) en m².

Piège : convertir \(S\) en m² (\(1\ \text{m}^2=10\,000\ \text{cm}^2\)).

4. Le laser

Lumière monochromatique, directive, cohérente.
Irradiance \(E=P/S\) très grande (petit spot \(S=\pi r^2\)).

Piège : même 1 mW est dangereux pour l'œil → lunettes, ne pas viser les yeux.

5. Panneau photovoltaïque

Reçue : \(P_{reçue}=E\times S\).
Produite : \(P_{élec}=U\times I\).

\(\eta=\dfrac{P_{élec}}{P_{reçue}}\le 1\)

Sans unité, souvent 15 à 22 %.

6. Rendement

\(\eta\) = fraction de la lumière convertie en électricité.
Reste perdu en chaleur et réflexion.

Piège : \(\eta\gt 1\) est impossible → erreur d'unités.

Exemple type

Panneau : \(S=1{,}6\ \text{m}^2\), \(E=1\,000\ \text{W·m}^{-2}\), point optimal \(U=30\ \text{V}\), \(I=8{,}0\ \text{A}\).
\(P_{reçue}=E\times S=1\,000\times1{,}6=1\,600\ \text{W}\) ; \(P_{élec}=U\times I=30\times8{,}0=240\ \text{W}\).
\(\eta=\dfrac{240}{1\,600}=0{,}15=15\ \%\) → on vérifie \(\eta\le 1\).