《光源的色度學(xué)》課件

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1、第二章光源的色度學(xué)光的本質(zhì)光與色的關(guān)系***標(biāo)準(zhǔn)光源*光源的色溫**光源的顏色與視覺的關(guān)系1.1光的本質(zhì)人們對光的本質(zhì)的認(rèn)識，最早可以追溯到十七世紀(jì)。從牛頓的微粒說到惠更斯的彈性波動說，從麥克斯韋的電磁理論，到愛因斯坦的光量子學(xué)說，以至現(xiàn)代的波粒二象性理論。光按其傳播方式和具有反射、干涉、衍射和偏振等性質(zhì)來看，有波的特征；但許多現(xiàn)象又表明它是有能量的光量子組成的，如放射、吸收等。在這兩點的基礎(chǔ)上，發(fā)展了現(xiàn)代的波粒二象性理論。在電磁波輻射范圍內(nèi)，只有波長380nm到780nm的輻射能引起人們的視感覺，這段光波叫做可見光。光的物理性質(zhì)由它

2、的波長和能量來決定。波長決定了光的顏色，能量決定了光的強度。光映射到我們的眼睛時，波長不同決定了光的色相不同。波長相同能量不同，則決定了色彩明暗的不同。1.2色與光的關(guān)系英國科學(xué)家牛頓在1666年所做的色散實驗白光棱鏡屏可見光譜:顏色是物體對光的選擇性吸收后反射或透射出的光進(jìn)入人眼形成的感覺。沒有光就沒有色，光是人們感知色彩的必要條件，色來源于光。光是色的源泉，色是光的表現(xiàn)。色與光的關(guān)系?物體光〈光色試驗〉1.3標(biāo)準(zhǔn)光源能自行發(fā)光的物體叫做光源。光源的種類繁多，可以分為自然光源和人造光源。自然光源受自然氣候條件的限制，光色瞬息萬變，不

3、易穩(wěn)定，如太陽。人造光源有各種電光源和熱輻射光源，如電燈光源等。標(biāo)準(zhǔn)光源工作臺同一物體在不同的光源下呈現(xiàn)的顏色不同,測量顏色時必須在光譜性能穩(wěn)定的光源下進(jìn)行,為了統(tǒng)一測量標(biāo)準(zhǔn),CIE規(guī)定了色度學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)照明體A、B、C、D,和標(biāo)準(zhǔn)光源A、B、C。一般的光源是不同波長的色光混合而成的復(fù)色光，如果將它的光譜中每種色光的強度用傳感器測量出來，就可以獲得不同波長色光的輻射能的數(shù)值。分光輻射度計在分光輻射度計的接收器上記錄的是光譜中各種不同波長色光的輻射能。若以φe表示光的輻射能，λ表示光譜色的波長，則定義：在以波長λ為中心的微小波長范圍內(nèi)的輻射

4、能與該波長的寬度之比稱為光譜密度。φe(λ)=dφe∕dλ（W/nm）光譜密度光譜密度表示了單位波長區(qū)間內(nèi)輻射能的大小,光譜密度與波長之間的函數(shù)關(guān)系稱為光譜分布。在實用上以光譜密度的相對值與波長之間的函數(shù)關(guān)系來描述光譜分布，稱為相對光譜能量（功率）分布，記為S（λ）。相對光譜能量分布通常是取波長λ=555nm處的輻射能量為100，作為參考點，與之進(jìn)行比較而得出的。若以光譜波長λ為橫坐標(biāo)，相對光譜能量分布S（λ）為縱坐標(biāo)，就可以繪制出光源相對光譜能量分布曲線。相對光譜能量分布GB/T3978-94:照明體：在影響物體顏色視覺的整個波長范

5、圍內(nèi)所定義的相對光譜功率分布標(biāo)準(zhǔn)照明體：由CIE用相對光譜功率分布定義的照明體A、B、C、D。標(biāo)準(zhǔn)光源：由CIE規(guī)定的人工光源，他們的輻射近似標(biāo)準(zhǔn)照明體。標(biāo)準(zhǔn)照明體與標(biāo)準(zhǔn)光源標(biāo)準(zhǔn)照明體標(biāo)準(zhǔn)照明體A：代表完全輻射體在2856K發(fā)出的光（X=109.87，Y=100.00，Z=35.59）；標(biāo)準(zhǔn)照明體B：代表相關(guān)色溫約為4874K的直射陽光（X=99.09，Y=100.00，Z=85.32）；標(biāo)準(zhǔn)照明體C：代表相關(guān)色溫大約為6774K的平均日光，光色近似陰天天空的日光（X=98.07，Y=100.00，Z=118.18）；標(biāo)準(zhǔn)照明體D65

6、：代表相關(guān)色溫大約為6504K的日光（X=95.05，Y=100.00，Z=108.91）；標(biāo)準(zhǔn)照明體D：代表標(biāo)準(zhǔn)照明體D65以外的其它日光D50、D55、D75（5003K,5503K,7504K)。標(biāo)準(zhǔn)光源CIE推薦下列人造光源實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)照明體：標(biāo)準(zhǔn)光源A：色溫為2856K的充氣螺旋鎢絲燈，其光色偏黃。標(biāo)準(zhǔn)光源B：色溫為4874K，由A光源加罩B型D-G液體濾光器組成。光色相當(dāng)于中午日光。標(biāo)準(zhǔn)光源C：色溫為6774K，由A光源加罩C型D-G液體濾光器組成，光色相當(dāng)于有云的天空光。濾光器由無色光學(xué)玻璃做成溶液池溶液C1:硫酸銅3.41

7、2g甘露糖醇3.412g吡啶　　?。常癿l加蒸餾水配成?。保埃埃癿l標(biāo)準(zhǔn)照明體與標(biāo)準(zhǔn)光源標(biāo)準(zhǔn)照明體與標(biāo)準(zhǔn)光源有何不同CIE標(biāo)準(zhǔn)照明體A、B、C由標(biāo)準(zhǔn)光源A、B、C來產(chǎn)生CIE標(biāo)準(zhǔn)照明體D（D50,D55,D65,D75)稱為典型日光，光譜功率分布與實測日光接近。模擬標(biāo)準(zhǔn)照明體的人工光源，根本問題是復(fù)制它的光譜功率分布。完全模擬非常困難，標(biāo)準(zhǔn)光源A與標(biāo)準(zhǔn)照明體A的光譜分布仍存在差別，標(biāo)準(zhǔn)照明體D目前還不能由真實光源準(zhǔn)確再現(xiàn)。（國際上正在研究）CIE標(biāo)準(zhǔn)光源A、B、C的相對光譜能量分布曲線1.4光源的色溫不同的光源，由于發(fā)光物質(zhì)不同，其

8、光譜能量分布也不相同。一定的光譜能量分布表現(xiàn)為一定的光色，對光源的光色變化，我們用色溫來描述(定量)。根據(jù)能量守恒定律：物體吸收的能量越多，加熱時它輻射的本領(lǐng)愈大。黑色物體對光能具有較大的吸收能力。如果一個物體能夠在任何