Sensibilité spectrale

La sensibilité spectrale est l’efficacité relative de la détection, de la lumière ou d’un autre signal, en fonction de la fréquence ou de la longueur d’onde du signal.

En neuroscience visuelle, la sensibilité spectrale est utilisée pour décrire les différentes caractéristiques des photopigments dans les cellules souches et les cellules coniques dans la rétine de l’œil. On sait que les cellules souches sont plus adaptées à la vision scotopique et aux cellules coniques à la vision photopique, et qu’elles diffèrent par leur sensibilité aux différentes longueurs d’onde de la lumière. Il a été établi que la sensibilité spectrale maximale de l’œil humain dans des conditions de lumière du jour est à une longueur d’onde de 555 nm, tandis que la nuit, le pic passe à 507 nm.

En photographie, les films et les capteurs sont souvent décrits en fonction de leur sensibilité spectrale, pour compléter leurs courbes caractéristiques qui décrivent leur sensibilité. Une base de données de sensibilité spectrale de la caméra est créée et son espace analysé. Pour les films radiographiques, la sensibilité spectrale est choisie pour être appropriée aux luminophores qui répondent aux rayons X, plutôt que d’être liée à la vision humaine.

Dans les systèmes de capteurs, où la sortie est facilement quantifiée, la réponse peut être étendue pour être dépendante de la longueur d’onde, en intégrant la sensibilité spectrale. Lorsque le système de détection est linéaire, sa sensibilité spectrale et sa sensibilité spectrale peuvent toutes deux être décomposées avec des fonctions de base similaires. Lorsque la réceptivité d’un système est une fonction non linéaire monotone fixe, cette non-linéarité peut être estimée et corrigée pour déterminer la sensibilité spectrale à partir de données spectrales d’entrée-sortie via des méthodes linéaires standard.

Les réponses des cellules en bâtonnets et en cônes de la rétine, cependant, ont une réponse non linéaire très dépendante du contexte (couplée), ce qui complique l’analyse de leurs sensibilités spectrales à partir de données expérimentales. Malgré ces complexités, cependant, la conversion des spectres d’énergie lumineuse en stimulus effectif, l’excitation du photopigment, est assez linéaire, et les caractérisations linéaires telles que la sensibilité spectrale sont donc très utiles pour décrire de nombreuses propriétés de la vision des couleurs.

La sensibilité spectrale est parfois exprimée comme une efficacité quantique, c’est-à-dire comme la probabilité d’obtenir une réaction quantique, comme un électron capturé, à un quantum de lumière, en fonction de la longueur d’onde. Dans d’autres contextes, la sensibilité spectrale est exprimée comme la réponse relative par énergie lumineuse, plutôt que par le quantum, normalisée à une valeur de crête de 1, et une efficacité quantique est utilisée pour calibrer la sensibilité à cette longueur d’onde maximale. Dans certaines applications linéaires, la sensibilité spectrale peut être exprimée comme une réponse spectrale, avec des unités telles que l’ampère par watt.