ISO 80000-7:2019
(Main)Quantities and units - Part 7: Light and radiation
Quantities and units - Part 7: Light and radiation
This document gives names, symbols, definitions and units for quantities used for light and optical radiation in the wavelength range of approximately 1 nm to 1 mm. Where appropriate, conversion factors are also given.
Grandeurs et unités - Partie 7: Lumière et rayonnements
Le présent document donne les noms, les symboles, les définitions et les unités des grandeurs utilisées pour la lumière et les autres rayonnements optiques dans le domaine de longueurs d'onde de 1 nm à 1 mm environ. Des facteurs de conversion sont également indiqués, s'il y a lieu.
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 80000-7
Second edition
2019-08
Quantities and units —
Part 7:
Light and radiation
Grandeurs et unités —
Partie 7: Lumière et rayonnements
Reference number
©
ISO 2019
© ISO 2019
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Published in Switzerland
ii © ISO 2019 – All rights reserved
Contents Page
Foreword .iv
Introduction — Special remarks .v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
Bibliography .31
Alphabetical index .32
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out
through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical
committee has been established has the right to be represented on that committee. International
organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of
electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular, the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www. iso. org/directives).
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of
any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or
on the ISO list of patent declarations received (see www. iso.o rg/patents).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation of the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and
expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to the
World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT), see www. iso
.org/iso/foreword. html.
This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 12, Quantities and units, in collaboration
with Technical Committee IEC/TC 25, Quantities and units.
This second edition cancels and replaces the first edition (ISO 80000-7:2008), which has been
technically revised.
The main changes compared to the previous edition are as follows:
— the table giving the quantities and units has been simplified;
— some definitions and the remarks have been stated physically more precisely.
A list of all parts in the ISO 80000 and IEC 80000 series can be found on the ISO and IEC websites.
Any feedback or questions on this document should be directed to the user’s national standards body. A
complete listing of these bodies can be found at www. iso. org/members. html.
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Introduction — Special remarks
0.1 Quantities
ISO 80000-7 contains a selection of quantities pertaining to light and other electromagnetic
radiation. Radiometric quantities relating to radiation in general may be useful for the whole range of
electromagnetic radiations, whereas photometric quantities pertain only to visible radiation.
In several cases, the same symbol is used for a trio of corresponding radiant, luminous and photon
quantities with the understanding that subscripts “e” for energetics, “v” for visible and “p” for photon
will be added whenever confusion among these quantities might otherwise occur.
For ionizing radiation, however, see ISO 80000-10.
Several of the quantities in ISO 80000-7 can be defined for monochromatic radiation, i.e. radiation of
a single frequency v only. They are denoted by their reference quantity as an argument like q(v). An
example is speed of light in a medium c(v), or the refractive index in a medium n(v) = c /c(v) Some of
those quantities are derivatives
dqq()λ ()λλ+D −q()λ
q′ λ = = lim
()
dλ Dλ→0 Dλ
of a quantity which are also frequently described as fractions Δq(λ) of a quantity q corresponding to the
radiation with wavelength in the interval λλ, +Dλ divided by the range Δλ of that interval to point to
[]
the physical measurement process behind. Such fractions must be additive so that the integral yields
the overall quantity, e.g. radiance (item 7-6.1) and spectral radiance (item 7-6.2). These derivatives of
quantities are called spectral quantities and are denoted by subscript λ.
On the other hand, some multidimensional quantities like radiant intensity I ()ϑϕ, , irradiance
e
Ex(),y , radiance Lx(),,y ϑϕ, , etc., are quantities that are strictly defined as values of a derivative at
e e
a certain point, a certain direction or at a certain point and direction in space. Hence, the most
fundamental definition according to ISO 80000-2 would be e.g. in case of the most complex term
“radiance” (item 7-6.1):
“at a given point xy, of a real or imaginary surface, in a given direction ϑϕ, ,
() ()
11 11
xx=
¶ ΦΦ()xy,,ϑϕ, ¶
ee
Lx(),,y ϑϕ, = =
e
yy=
¶¶Ax(),cyA⋅⋅osεϑW(),cϕε¶ ⋅⋅os ¶¶W 1
ϑϑ=
ϕϕ=
where Φ ()xy,,ϑϕ, represents the radiant flux transmitted through an area A(x, y) at a given
e
point (x , y ) and propagating in a given direction ϑϕ, , and ε is the angle between the normal
()
1 1
Ax ,y to that area at the given point and the given direction ϑϕ, ”.
() ()
11 11
To ease the use of the table in Clause 3, the simplified definitions (like item 7-6.1 in case of radiance) are
used which assume that fractions of quantities are always isotropic and uniform and continuous. In this
case, the given definitions are equivalent to the fundamental approach given above.
Instead of frequency v, other reference quantities of light may be used: angular frequency ων=2p ,
wavelength in a medium λν=cn/( ) , wavelength in vacuum λν=c / , wavenumber in medium σ = 1/λ,
0 00
wavenumber in vacuum νν==//cnσλ=1/ , etc. As an example, the refractive index may be given as
n(λ = 555 nm) ≈ 1,333.
Spectral quantities corresponding to different reference quantities are related, e.g.
dq==qv()dv qd()ωω==qv()dv qd()λλ=qd()σσ
vvωλ σ
thus
qqνω=⋅2p =qcνλ //=qc⋅=nq σ ⋅nc/
() () () () ()
νω νλ 00 σ 0
From the theoretical point of view, the frequency v is the more fundamental reference quantity, keeping
its value when a light beam passes through media with different refractive index, n. For historical
reasons, the wavelength, λ, is still mostly used as a reference quantity as it had been the most accurately
measured quantity in the past. In this respect, spectral quantities, as the spectral radiance (item 7-6.2),
L λ , have the meaning of spectral “densities” corresponding to the respective integrated quantities
()
e,λ
– i.e. in the case of radiance, L λ (item 7-6.1),
()
e
¶L
e
L =
e,λ
¶λ
0.2 Units
In photometry and radiometry, the unit steradian is retained for convenience.
0.3 Photopic quantities
In the great majority of instances, photopic vision (provided by the cones in the human visual system
and used for vision in daylight) is dealt with. Standard values of the spectral luminous efficiency function
V(λ) for photopic vision were originally adopted by the International Commission on Illumination (CIE)
in 1924. These values were adopted by the International Committee for Weights and Measures (CIPM)
(see BIPM Monograph in Reference [11]).
0.4 Scotopic quantities
For scotopic vision (provided by the rods and used for vision at night), corresponding quantities are
defined in the same manner as the photopic ones (items 7-10 to 7-18), using symbols with a prime.
For the term “spectral luminous efficiency” (item 7-10.2), the remarks would read:
“Standard values of luminous efficiency function V ' λ for scotopic vision were originally adopted
()
[11]
by CIE in 1951. They were later adopted by the CIPM .”
For the term “maximum luminous efficacy” (item 7-11.3), the definition would read:
“ maximum value of the spectral luminous efficacy for scotopic vision”
In the Remark it would read:
vi © ISO 2019 – All rights reserved
“The value is calculated by
−1
683lmW
' −1
K = ≈1700lmW
m
V' λ
()
cd
where V '()λ is the spectral luminous efficiency in terms of wavelength λ for scotopic vision and
λ is the wavelength in air corresponding to the frequency 540·10 Hz given in the definition of
cd
the SI unit candela.”
0.5 Mesopic quantities
For mesopic vision (provided by the rods and cones and used for vision intermediate between photopic
and scotopic vision), corresponding quantities are defined in the same manner as the photopic ones
(items 7-10 to 7-18), using symbols with the subscript “mes”.
For the term “spectral luminous efficiency” (item 7-10.2), the remarks would read:
“Standard values of spectral luminous efficiency functions V λ for mesopic vision depend on
()
mes
[12]
the used adaptation level m and were originally recommended by CIE in 2010 . They are adopted
[11]
by the CIPM .”
For the term “maximum luminous efficacy” (item 7-11.3), the definition would read:
“ adaptation level m dependent maximum value of the spectral luminous effi-
cacy for mesopic vision”
In the Remark it would read:
“The value is calculated by
−1
683lmW
K =
mm,;esm
V λ
()
mesc;m d
where V ()λ is the spectral luminous efficiency for mesopic vision at an adaptation level m
mes;m
and λ is the wavelength in air corresponding to the frequency 540·10 Hz given in the defini-
cd
tion of the SI unit candela.”
INTERNATIONAL STANDARD ISO 80000-7:2019(E)
Quantities and units —
Part 7:
Light and radiation
1 Scope
This document gives names, symbols, definitions and units for quantities used for light and optical
radiation in the wavelength range of approximately 1 nm to 1 mm. Where appropriate, conversion
factors are also given.
2 Normative references
There are no normative references in this document.
3 Terms and definitions
Names, symbols, definitions and units for quantities used in light and optical radiation in the wavelength
range of approximately 1 nm to 1 mm are given in Table 1.
ISO and IEC maintain terminological databases for use in standardization at the following addresses:
— ISO Online browsing platform: available at https: //www .iso .org/obp
— IEC Electropedia: available at http: //www .electropedia .org/
In the field of light, the CIE maintains the Electronic international lighting vocabulary, available at http:
//eilv .cie .co .at/.
2 © ISO 2019 – All rights reserved
Table 1 — Quantities and units used in light and optical radiation in the wavelength range of approximately 1 nm to 1 mm
Item No. Quantity Unit Remarks
Name Symbol Definition
−1
7-1.1 speed of light in a c phase speed of an electromagnetic wave m s See also ISO 80000-3.
medium at a given point in a medium
The value of the speed of light in a medium can depend
on the frequency, polarization, and direction.
For the definition of the speed of electromagnetic
waves in vacuum, c , see ISO 80000-1.
7-1.2 refractive index n quotient of speed of light in vacuum 1 The value of the refractive index can depend on the
(ISO 80000-1) and speed of light in a frequency, polarization, and direction.
medium (item 7-1.1)
The refractive index is expressed by n = c /c, where
c is the speed of light in vacuum and c is the speed of
light in the medium.
For a medium with absorption, the complex refractive
index n is defined by
n = n + ik
where k is spectral absorption index (IEC 60050-845)
and i is imaginary unit.
The refractivity is expressed by n −1, where n is refrac-
tive index.
7-2.1 radiant energy Q , W, U energy (ISO 80000-5) emitted, trans- J Radiant energy can be expressed by the time integral
e
ferred or received in form of electromag- of radiant flux (item 7-4.1), Φ , over a given duration
2 −2 e
(Q) kg m s
netic waves (ISO 80000-3), Δt
Qt= Φ d
ee∫
Dt
Radiant energy is expressed
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 80000-7
Deuxième édition
2019-08
Grandeurs et unités —
Partie 7:
Lumière et rayonnements
Quantities and units —
Part 7: Light and radiation
Numéro de référence
©
ISO 2019
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être demandée à l’ISO à l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
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Publié en Suisse
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Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction — Remarques particulières .v
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 1
Bibliographie .30
Index alphabétique.31
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d’organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l’ISO). L’élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l’ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l’ISO participent également aux travaux.
L’ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier de prendre note des différents
critères d’approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été
rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir www
.iso .org/ directives).
L’attention est attirée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l’objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable
de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant
les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de
l’élaboration du document sont indiqués dans l’Introduction et/ou dans la liste des déclarations de
brevets reçues par l’ISO (voir www .iso .org/ brevets).
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données
pour information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un
engagement.
Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions
spécifiques de l’ISO liés à l’évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l’adhésion
de l’ISO aux principes de l’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles
techniques au commerce (OTC), voir le lien suivant: www .iso .org/ iso/ fr/ avant -propos.
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 12, Grandeurs et unités, en
collaboration avec le comité d’études IEC/TC 25, Grandeurs et unités.
Cette deuxième édition annule et remplace la première édition (ISO 80000-7:2008), qui a fait l’objet
d’une révision technique.
Les principales modifications par rapport à l’édition précédente sont les suivantes:
— le tableau donnant les grandeurs et les unités a été simplifié;
— certaines définitions et les remarques ont été énoncées physiquement de manière plus précise.
Une liste de toutes les parties des séries ISO 80000 et IEC 80000 se trouve sur les sites de l’ISO et de l’IEC.
Il convient que l’utilisateur adresse tout retour d’information ou toute question concernant le présent
document à l’organisme national de normalisation de son pays. Une liste exhaustive desdits organismes
se trouve à l’adresse www .iso .org/ fr/ members .html.
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Introduction — Remarques particulières
0.1 Grandeurs
L’ISO 80000-7 contient une sélection de grandeurs relatives à la lumière et à d’autres rayonnements
électromagnétiques. Les grandeurs radiométriques, correspondant aux rayonnements en général,
peuvent être utilisées pour toute la gamme des rayonnements électromagnétiques, alors que les
grandeurs photométriques correspondent seulement aux rayonnements visibles.
Dans plusieurs cas, le même symbole est employé pour un trio de grandeurs énergétique, lumineuse et
photonique qui se correspondent, étant entendu que les indices «e» pour énergétique, «v» pour visible
et «p» pour photonique seront ajoutés chaque fois qu’une confusion entre ces grandeurs risque de se
produire.
Néanmoins, pour les rayonnements ionisants, voir l’ISO 80000-10.
Plusieurs des grandeurs spécifiées dans l’ISO 80000-7 peuvent être définies pour un rayonnement
monochromatique, c’est-à-dire un rayonnement d’une seule fréquence v. Elles sont appelées grandeurs
spectrales et notées en indiquant leur grandeur de référence par un argument, comme q(v). Des
exemples sont la vitesse de la lumière dans un milieu c(v) ou l’indice de réfraction dans un milieu
n(v) = c /c(v). Certaines de ces grandeurs sont des dérivées
dqq()λ ()λλ+D − q()λ
′
q ()λ = = lim
dλ Dλ→0 Dλ
d’une grandeur, qui sont aussi souvent définies comme quotient de la fraction Δq(λ) d’une grandeur q
correspondant au rayonnement dont la longueur d’onde se trouve dans l’intervalle λλ, +Dλ , par
[]
l’étendue Δλ de cet intervalle, afin de souligner le processus de mesure physique sous-jacent. De telles
fractions doivent être additives de sorte que l’intégrale donne la grandeur globale, par exemple la
luminance énergétique (7-6.1) et la luminance énergétique spectrique (7-6.2). Ces dérivées de grandeurs
sont appelées grandeurs spectriques et notées par l’indice λ.
D’autre part, certaines grandeurs multidimensionnelles telles que l’intensité énergétique I ()ϑϕ, ,
e
l’éclairement énergétique Ex,y , la luminance énergétique Lx,,y ϑϕ, , etc. sont des grandeurs qui
() ()
e e
sont strictement définies comme des valeurs d’une dérivée en un point donné, dans une direction
donnée ou en un point et dans une direction donnés dans l’espace. Par conséquent, la définition la plus
fondamentale selon l’ISO 80000-2 serait par exemple dans le cas du terme le plus complexe «luminance
énergétique» (7-6.1):
«en un point donné xy, d’une surface réelle ou fictive, dans une direction donnée ϑϕ, ,
() ()
11 11
¶ ΦΦ()xy,,ϑϕ, ¶ xx=
ee 1
Lx(),,y ϑϕ, = =
e
yy=
¶¶yA⋅⋅ W ϕε¶ ⋅⋅¶¶W
Ax(),cosεϑ(),cos 1
ϑϑ=
ϕϕ=
où Φ ()xy,,ϑϕ, représente le flux énergétique transmis à travers une aire A(x, y) en un point
e
donné (x , y ) et se propageant dans une direction donnée ϑϕ, , et ε est l’angle entre la normale
()
1 1
Ax ,y à cette aire au point donné et dans la direction donnée ϑϕ, .»
() ()
11 11
Pour faciliter l’utilisation du tableau de l’Article 3, les définitions simplifiées (telles que 7-6.1 dans le
cas de la luminance énergétique) sont utilisées, ce qui suppose que les fractions des grandeurs sont
toujours isotropes, uniformes et continues. Dans ce cas, les définitions données sont équivalentes à
l’approche fondamentale indiquée ci-dessus.
Au lieu de la fréquence v, il est possible d’utiliser d’autres grandeurs de référence relatives à la lumière:
pulsation ων= 2p , longueur d’onde dans un milieu λν=cn/( ) , longueur d’onde dans le vide λν= c / ,
0 00
nombre d’onde dans un milieu σ = 1/λ, nombre d’onde dans le vide νν==//cnσλ=1/ , etc. À titre
d’exemple, l’indice de réfraction peut être donné par n(λ = 555 nm) ≈ 1,333.
Les grandeurs spectriques correspondant à différentes grandeurs de référence sont reliées, par exemple
dq==qv()dv qd()ωω==qv()dv qd()λλ=qd()σσ
vvωλ σ
ainsi
qqνω=⋅2p =qcνλ //=qc⋅=nq σ ⋅nc/
() () () () ()
νω νλ 00 σ 0
Du point de vue théorique, la fréquence v est la grandeur de référence la plus fondamentale parce qu’elle
conserve sa valeur lorsqu’un faisceau lumineux traverse des milieux ayant des indices de réfraction, n,
différents. Pour des raisons historiques, la longueur d’onde, λ, est encore dans la plupart des cas utilisée
comme grandeur de référence parce qu’elle était autrefois la grandeur mesurée avec la plus grande
exactitude. À cet égard, les grandeurs spectriques, telles que la luminance énergétique spectrique (7-
6.2), L λ , ont la signification de «densités» spectrales correspondant aux grandeurs intégrées
()
e,λ
respectives – c’est-à-dire dans le cas de la luminance énergétique, L λ (7-6.1),
()
e
¶L
e
L =
e,λ
¶λ
0.2 Unités
En photométrie et en radiométrie, il est commode d’utiliser l’unité stéradian.
0.3 Grandeurs photopiques
Dans la plupart des cas, on a affaire à la vision photopique (assurée par les cônes dans le système
visuel humain et utilisée pour la vision de jour). Les valeurs normales de l’efficacité lumineuse relative
spectrale V(λ) en vision photopique ont été adoptées initialement par la Commission internationale
de l’éclairage (CIE) en 1924. Elles ont été adoptées plus tard par le Comité International des Poids et
Mesures (CIPM) (voir la monographie du BIPM dans la Référence [11]).
0.4 Grandeurs scotopiques
En vision scotopique (assurée par les bâtonnets et utilisée pour la vision de nuit), des grandeurs
correspondantes sont définies de la même manière que les grandeurs photopiques (7-10 à 7-18), avec
les symboles primes.
Pour le terme «efficacité lumineuse relative spectrale» (7-10.2), la remarque deviendrait:
«Les valeurs normales de l’efficacité lumineuse relative spectrale V ' λ en vision scotopique ont
()
[11]
été adoptées initialement par la CIE en 1951. Elles ont été adoptées plus tard par le CIPM .»
Pour le terme «efficacité lumineuse maximale» (7-11.3), la définition deviendrait:
« valeur maximale de l’efficacité lumineuse spectrale en vision scotopique».
vi © ISO 2019 – Tous droits réservés
La Remarque deviendrait:
«La valeur est calculée par:
−1
683lmW
' −1
K = ≈1700lmW
m
V' λ
()
cd
où V '()λ est l’efficacité lumineuse relative spectrale en longueur d’onde λ en vision scotopique et
λ est la longueur d’onde dans l’air correspondant à la fréquence 540·10 Hz donnée dans la défi-
cd
nition de l’unité SI de la candela.»
0.5 Grandeurs mésopiques
En vision mésopique (assurée par les bâtonnets et les cônes et utilisée pour la vision intermédiaire
entre la vision photopique et scotopique), des grandeurs correspondantes sont définies de la même
manière que les grandeurs photopiques (7-10 à 7-18), en utilisant les symboles avec l’indice «mes».
Pour le terme «efficacité lumineuse relative spectrale» (7-10.2), la remarque deviendrait:
«Les valeurs normales de l’efficacité lumineuse relative spectrale V ()λ en vision mésopique
mes
dépendent du niveau d’adaptation utilisé m et ont été initialement recommandées par la CIE en
[12] [11]
2010. Elles sont adoptées par le CIPM .»
Pour le terme «efficacité lumineuse maximale» (7-11.3), la définition deviendrait:
« valeur maximale de l’efficacité lumineuse spectrale dépendant du niveau
d’adaptation m en vision mésopique»
La Remarque deviendrait:
«La valeur est calculée par
−1
683lmW
K =
mm,;esm
V λ
()
mesc;m d
où V λ est l’efficacité lumineuse relative spectrale en vision mésopique à un niveau
()
mes;m
d’adaptation m et λ est la longueur d’onde dans l’air correspondant à la fréquence 540·10 Hz
cd
donnée dans la définition de l’unité SI de la candela.»
NORME INTERNATIONALE ISO 80000-7:2019(F)
Grandeurs et unités —
Partie 7:
Lumière et rayonnements
1 Domaine d’application
Le présent document donne les noms, les symboles, les définitions et les unités des grandeurs utilisées
pour la lumière et les autres rayonnements optiques dans le domaine de longueurs d’onde de 1 nm à
1 mm environ. Des facteurs de conversion sont également indiqués, s’il y a lieu.
2 Références normatives
Le présent document ne contient aucune référence normative.
3 Termes et définitions
Les noms, les symboles, les définitions et les unités des grandeurs utilisées pour la lumière et les autres
rayonnements optiques dans le domaine de longueurs d’onde de 1 nm à 1 mm environ sont indiqués
dans le Tableau 1.
L’ISO et l’IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en
normalisation, consultables aux adresses suivantes:
— ISO Online browsing platform: disponible à l’adresse https:// www .iso .org/ obp;
— IEC Electropedia: disponible à l’adresse http:// www .electropedia .org/ .
Dan
...
Questions, Comments and Discussion
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