光度学和色度学基本概念

《光度学和色度学基本概念》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、光度学和色度学基本概念§1光度学基本概念�1.1可见光能被人眼直接接收而引起视觉的光辐射称为可见光，可见光的波长在380nm～780nm之间。可见光的波长不同，引起人眼不同的颜色感觉。紫色：380nm～430nm蓝色：430nm～470nm青色：470nm～550nm绿色：500nm～530nm黄绿色：530nm～560nm黄色：560nm～590nm橙色：590nm～620nm红色：620nm～780nm与可见光相邻的为紫外线和红外线。其中紫外线包括——近紫外：300nm～390nm；远紫外：200nm～300nm；极紫外：10nm～200

2、nm。红外线包括——近红外：770nm～1500nm；中红外：1500nm～6000nm；远红外：6000nm～40000nm；极红外：40000nm～1000000nm。�1.2.辐射通量对电磁辐射能量进行客观计量的学科称为辐射度学。单位时间内通过某一截面的辐射能即为辐射通量，又称辐射功率（Φe），单位为瓦。其中波长为λ的辐射通量Φ(λ)与λ值有关，总的辐射能量可以用下式计算：eΦ=Φ(λ)dλ(1-1)e∫e�1.3.光视效率函数人眼能响应的可见光部分只是电磁辐射的一小段（380nm～780nm），而人们最关心的也是这段的辐射带给人眼的“

3、明亮"和"颜色"的感觉。然而，各个波长的光给人眼带来的“明亮”的感觉并不一致，而且这种视觉反应因个体的差异而有所不同。为了统一度量,便于科学、工业等的交流,CIE(国际照明委员会)在大量心理学、物理学实验的基础上,总结出了光视效率函数。图1.1是明视觉下的相对光视效率函数曲线，以v(λ)表示，该曲线中，555nm即黄绿色时的光视效率最高，记为1。在中间视觉和暗视觉下，相对光是效率函数曲线左移。图1.1：CIE明视觉光是效率(v(λ))曲线在可见光波段内，考虑到人眼的主观因素后的相应计量学科称为光度学。光度学以人眼与电磁辐射的交互作用为基础，它

4、所测量的不是纯粹的物理量，而是一种心理物理量。�1.4.光通量光通量Φ是辐射通量以光谱光视函数V（λ）为权重因子的对应量。设波长为λ的光的辐射通量为Φe（λ）。则对应波长的光通量为：Φ(λ)=K⋅V(λ)⋅Φ(λ)（1-2）me式中Km为比例系数，是波长为555nm的光谱光视效率，也叫最大光谱光视效率，由Φe和Φ的单位决定。光通量的SI单位为流明，Km＝683流明／瓦。复色光的光通量需对所有波长的光通量求和：780780Φ=Φ(λ)dλ=683V(λ)⋅Φ(λ)dλ（1-3）v∫380∫380e�1.5.发光强度发光强度是表征光源在一定方向范

5、围内发出的光通量的空间分布的物理量，它可用点光源在单位立体角中发出的光通量的数值来量度，可表达为：dΦI=（1-4）dΩ式中dΩ是点光源在某一方向上所张的立体角元。一般来说，发光强度随方向而异，用极坐标(θ,φ)图1.2:光强示意图来描写选定的方向时，I(θ,φ)表示沿该方向的发光强度。在国际单位制中，发光强度的单位为坎德拉(Candela)，单位代号：坎(cd)。值得指出的是，在国际单位制中，发光强度的单位是国际单位制中七个基本单位之一，光度学中其它单位均为导出单位。�1.6.照度照度是表征受照面被照明程度的物理量，它可用落在受照物体单位面

6、积上的光通量数值来量度，如果照射在物体面元dA上的光通量为dΦ，则照度E可表达为:dΦE=（1-5）dA照度的单位称为勒克斯(lux)，单位代号：勒(lx)。对点光源来说dΦ=IdΩ，因而照度为：IdΩIcosαE==（1-6）2dAR图1.3:照度示意图式中R为点光源距受光物体元面积dA中心的距离。由此可见，点光源所造成的照度反比于光源到受照面的距离的平方，而正比于光束的轴线方向与受照面法线间夹角α的余弦。此即在光度测量中十分重要的照度平方反比定律。�1.7亮度单位表面上在某一方向的光强密度，它等于该方向上的发光强度和此表面在该方向上的投影

7、面积之比。即被视物体在视线方向单位投影面积上的发光强度。图1.4:亮度示意图2dΦdIL==（1-7）dΩ⋅dA⋅cosθdA⋅cosθ式中dA为被视物体的面积元，θ为面元法线与观察方向间的夹角，dΩ是面元在某一方2向上所张的立体角元,dΦ是面元在观察方向的立体角元内的光通量，dI是面元观察方向的发光强度。光亮度的SI单位为坎德拉每平方米。�1-8小结�§2色度学基本概念�2.1色坐标和色品图人眼对于颜色的响应是通过在可见光波段内的光谱辐射功率来传递的，然而，由于包含大量参数，直接用光谱来表征颜色是不切实际的。通过大量观察人们发现，人眼在工作

8、时就好像包含三种类型的接收器，每种对不同但相交叠的波长的光产生响应。因此，任何一种颜色感应，都可以这三个色元素相互混合匹配出来，所以如果用可重复的物理量定义这三个色