Les récepteurs quantiques
On désigne sous ce nom des récepteurs dans lesquels la nature
corpusculaire du rayonnement visible joue un rôle prépondérant.
Les photons, d'une façon un peu analogue à celle exposée
ci-dessus sur l'effet photochimique, libèrent des électrons, d'où
une manifestation électrique. Le rayonnement est converti directement
en courant électrique, que l'on sait, actuellement, très bien
mesurer. La gamme d'ondes enregistrée est en général assez
réduite (de 0,3 à 0,7 ou 0,8µ), et correspond, approximativement,
aux limites de sensibilité de l'il humain. Les récepteurs
quantiques se classent en 2 grands groupes (TERRIEN - 1954) :
Les tubes photoélectriques - Dans ces appareils, les électrons sont chassés hors de la matière, et, circulant au travers d'une ampoule remplie d'un gaz raréfié, dans laquelle règne une différence permanente de potentiel électrique,
se rassemblent à l'électrode
positive. Leur flux constitue un courant électrique que l'on mesure.
Ce genre d'appareil, coûteux et d'un
maniement délicat, nécessitant en outre une source accessoire
de courant électrique, a été employé assez rarement
en photologie forestière. On citera cependant ALEXEYEV (1963), en
U.R.S.S., qui s'en est servi pour l'analyse spectrale de la lumière
sylvestre, grâce à un " spectrophotomètre champêtre
" mis au point par KOTZOV & SEMETCHENKO (1960). On mentionnera
aussi le " spectroradiomètre - fluxmètre de photons "
d'ECKARDT, METHY & SAUVERON (1969), employé par l'Ecole de Montpellier,
pour l'étude, très poussée, de l'absorption des diverses
radiations par le couvert forestier. Cet appareil est, du reste, assez encombrant
(il est monté sur des rails) et il est réservé aux
mesures, actuellement en plein développement, effectuées dans
le cadre des études d'écologie végétale.
Les cellules photoélectriques
proprement dites - Leur emploi est très fréquent en
forêt, chaque fois que l'on désire mesurer l'intensité
d'un rayonnement visible, car elles sont très pratiques.
Les CELLULES PHOTORÉSISTANTES -
Certains corps, les semi-conducteurs, soumis à un éclairement
de faible intensité, voient leur résistance électrique
diminuer et permettent donc, s'ils sont reliés à un générateur
quelconque, le passage d'un courant électrique d'intensité
variable. Le sélénium est le premier métal sur lequel
cet effet a été constaté (1873). Mais son emploi était
peu pratique, et des recherches ultérieures ont permis de mettre
au point des cellules au sulfure de plomb, puis au sulfure de cadmium, employées
dans les photomètres précis (type Métrastar), dont
la sensibilité peut s'étendre très loin dans l'infrarouge
proche. Il est à noter que ces cellules nécessitent une source
accessoire de courant électrique (pile, secteur). Elles peuvent être
complétées par un dispositif enregistreur ou totalisateur.
Les CELLULES PHOTOÉMISSIVES OU PHOTOPILES - Ce sont de beaucoup les cellules les plus employées actuellement, en sylviculture, ou en écologie. La lumière, tombant sur un ensemble constitué d'une couche métallique très mince, semi-transparente, surmontant une couche d'un semi-conducteur (sélénium, ou silicium), placée elle-même sur un disque de métal conducteur, provoque la formation d'un courant électrique, que l'on peut mesurer facilement, et ce directement, grâce à un milliampèremètre, par exemple. Ceci, sans aucune source accessoire de courant électrique, d'une façon simple et très séduisante. Ce sont des appareils portatifs, à lecture instantanée, mais que l'on peut aussi, si l'on dispose d'une source accessoire de courant électrique, combiner avec des dispositifs totalisateurs ou enregistreurs.
La force électromotrice fournie
par des cellules couramment répandues, est de 0,3 à 0,4
volts, au soleil, pour celles au sélénium (du type luxmètre),
et de 0,6 à 0,85 volts, au soleil, pour celles au sélénium
/ silicium (du type batteries solaires des satellites artificiels).
Par temps couvert, la force électromotrice tombe à moins
de 0,1 volt. Il est à noter que la théorie exacte du fonctionnement
des photopiles, très complexe, est loin d'être complètement
établie.
Pour l'emploi de ces appareils, en
photométrie usuelle, on utilise souvent des filtres correcteurs
qui ramènent la sensibilité de la cellule, à celle,
peu différente, de l'il humain (TARDIEU - 1951). Le luxmètre
L.A.P, utilisant une cellule L.M.T, a été étudié
de ce point de vue.
Pour leur emploi en physiologie végétale, en sylviculture ou en écologie, on peut, par analogie, les munir d'autres filtres (K.W. n° 34 ROUSSEL - 1953) qui modifient leur sensibilité et la rapprochent de celle de la feuille chargée de chlorophylle (Fig. 5). Bien entendu, à ce moment, la graduation classique en lux ne correspond plus à grand-chose, et l'on ne peut envisager que des indications comparatives (Eclairement relatif " photosynthétique "). Les chercheurs autrichiens ont également, en partant de la même remarque, mis au point un filtre à réseaux, qui jouit des mêmes propriétés que le filtre K.W. n° 34 (DIRMHIRN). En U.R.S.S, on considère souvent, en sylviculture ou en écologie, les groupes des Phi A P (rayons photosynthétiquement actifs), définis de la façon indiquée ci-dessus.
FIG. 5 - Intérêt du filtre
K.W. 34 en photologie forestière (cellule photoélectrique
L.M.T.
sur luxmètre L.A.P.) (ROUSSEL 1953).
Cependant, la littérature photologique, très riche
en données fournies par les photopiles (surtout exprimées
sous forme d'éclairement relatif), ne mentionne, à
peu près exclusivement, que des cellules habituelles,
munies fréquemment de filtres gris neutres, mais sans
correction.
Pour ne citer que quelques-uns
des premiers chercheurs forestiers qui ont employé cette
méthode, on peut mentionner RAMANN (1911) - LUNDEGARDH
(1930) - QUANTIN (1935) - NAEGELI (1940) - ROUSSEL (1946) -
PLAISANCE (1955), notamment. FAIRBAIRN (1958) a mis au point
un procédé original de totalisation des indications
de la cellule photoélectrique, par électrolyse
d'une solution de nitrate d'argent, en collaboration avec CONNOR.
Au Canada, LOGAN & PETERSON
(1964) ont proposé des méthodes statistiques permettant
d'utiliser les résultats de très nombreuses mesures
instantanées, pour caractériser l'éclairement
relatif moyen qui règne sous un couvert déterminé.
Actuellement, l'emploi des photopiles est tellement répandu qu'il semble impossible de dénombrer les chercheurs qui l'utilisent.