光輻射測量-第一章光色彩和視覺(復旦教材)

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1、第一章光色彩和視覺光在空中傳播,是電磁波的一種.(與無線電波和視頻波相同)當光進入人眼時將產(chǎn)生視覺感受.因此光強弱是一種感覺現(xiàn)象&取決于人眼的靈敏度.1.1輻射和光電磁波譜電磁波波長范圍從γ波長到無線電波波長,光波只是其中極小一部分.1.2人眼的視覺光線進入人眼的視網(wǎng)膜，桿狀細胞和錐狀細胞起作用。桿狀細胞和錐狀細胞經(jīng)電化學作用產(chǎn)生脈沖信號。然后這個脈沖信號通過視神經(jīng)傳送到大腦。從而產(chǎn)生視覺效應，使我們能看到物體。視覺是光本身和人眼相互作用過程的產(chǎn)物。光和眼睛一起幫助我們認識周圍的世界。光譜光效率曲線人眼對不同的顏色(波長)有不同的靈敏度。而這是產(chǎn)生不同燈有不同光效的基礎。明視

2、覺暗視覺視覺能力和敏銳度視覺敏銳度與下列因素有關(guān):人眼品質(zhì)靈敏度對比度觀測時間年齡因素與視覺呈負增長關(guān)系亮度對比一個灰暗的物體放置在黑暗的背景下將顯得比在明亮背景下更為明顯人眼性能和照度標準人眼性能感光特性:通過眼睛接收光線并轉(zhuǎn)換成脈沖信號傳送到大腦。顏色感受性:人眼可以區(qū)別不同波長光波的顏色。形體感知性:單獨視覺因素在大腦里結(jié)合成一幅在形體和結(jié)構(gòu)上完整的·可識別的圖片。空間感知性:大腦結(jié)合兩眼所見，從而對物體產(chǎn)生深度印象。運動感知性:眼肌可調(diào)整眼睛的位置，而使物體處于焦點位置。從而告訴大腦物體運動的方向和速度。反射感知性:大腦經(jīng)過適當?shù)乃伎紒砼卸ㄎ矬w相對于整個視覺場面的亮度

3、。人眼性能和照度標準根據(jù)人眼性能則視覺要求如下物體必須要有最小的外觀尺寸物體必須要有最小的亮度(發(fā)光率)在觀測面上，物體必須適合整體亮度物體必須要有某一相對于周邊環(huán)境的最小對比度(亮度和/或色彩)物體的觀測必須經(jīng)過一段最小時間的適應1.3光度量及其單位照明單位光線(可見電磁輻射)光波的能量內(nèi)容眼睛的視覺感受兩不相同事物能量輻射的量子術(shù)語&視覺感受光是以人眼視覺感受為基準的輻射光通量光源在單位時間內(nèi)發(fā)出的光量稱為光源光通量單位流明(lm)符號?光通量某些實際例子光強IwI=光通量立體角＝dw光源在給定方向上單位立體角內(nèi)輻射的光通量單位:坎德拉cd符號:IΦ=4πI光強某些實際例

4、子光照度照度E=流明x(設計系數(shù))面積流明面積(m2)單位面積接受到的光通量單位:勒克斯lx符號:E光出射度光源光出射度是光源上每單位面積向半個空間（2π球面度）內(nèi)發(fā)出的光通量。M=dФ/ds符號：M單位：Lm/m2光照度與光出度光亮度rI視覺方向亮度=I/Aa光源在某一方向上的單位投影面在單位立體角中發(fā)射的光通量。單位cd/m2符號L亮度某些實際例子亮度單位cd/m2符號LELπL=ρE光反射表面平方反比定律當光源為點光源，距離大于光源最大尺寸的十倍時，此定理成立。100lux11lux25lux1m2m3m平方反比定律PAw光源立體角平面距離Ep=I/d2I余弦定理水平照

5、度P光源平面A距離慸Ep=I/d2*cosyIhyyEhor=I/h2*cos3yp光源距離dy1)Ever=I/d2*siny2)Ever=I/h2*cos2ysiny余弦定理垂直照度各光度量之間的關(guān)系（下面標有橫線的關(guān)系式只適用于余弦輻射體）1.4色彩色溫色溫和相關(guān)色溫當光源所發(fā)出的光的顏色與黑體在某一溫度下輻射的顏色相同時，黑體的溫度就稱為該光源的顏色溫度Tc，簡稱色溫（CT）各光的色溫值色溫(Tc)2700K熾白色3000K暖白色3500K白色4000K冷白色5000K日光色6500K冷日光色相同色溫的光源有相同的顏色表現(xiàn)色溫燈泡種類TcTL82系列TL84系列TL5

6、4系列高壓鈉燈(SON)高壓汞燈(HPL)金鹵燈(MHN-T)2650K4000K6500K2300K4000K4200K金鹵燈(MHD-TD)5600Ku—v色度圖中黑體軌跡和等色溫線[LM]若光源發(fā)射的光與黑體在某一溫度下輻射的光顏色最接近，即在均勻色度圖上的色距離最小，則黑體的溫度就稱為該光源的相關(guān)色溫（CCT）.相關(guān)色溫為了使照明具有良好的效果，所選用的光源的色溫必須與要求的照度相適應.照度和光源色溫的關(guān)系照度與色溫關(guān)系顯色指數(shù)顯色指數(shù)-即用數(shù)字來表達演色能力CIE計算CRI值的顯色性帶有黃色濾片的白熾燈光照下的顯色性在低壓鈉燈光照下的顯色性典型燈泡的顯色性Ra燈泡類

7、型白熾燈100熒光燈33系列熒光燈54系列熒光燈84系列熒光燈94系列高壓鈉燈(SON)高壓汞燈(HPL)低壓鈉燈(SOX)667785932645(-44)1.6視覺光環(huán)境照度水平不同的工作需要不同的光線數(shù)量在大多數(shù)應用中，照度是確定光線數(shù)量大小的最實際參數(shù)只有在道路照明中，由亮度值來確定照度的均勻性也是非常重要的照度水平照度水平由視覺任務水平?jīng)Q定照度水平照度水平同樣取決于人的年齡六十多歲人所需的照明水平大約為十歲大小人員的15倍。照度水平照度水平同樣取決于運動物體的速度和尺寸英式足球:速度較慢，球體