辐射度光度与色度学练习题(仪器部分)
计算和问答题
1. 设有一个灼热的朗伯发光面，其亮度L 未知；如果采用一个照度计测量该发光面的亮度，请画图示意测量原理。又设测量过程中照度计给出的结果为E,请写出由照度值E 计算亮度值L 的表达式（测量装置的其它参数可以自设）。
2. 请画出单光路分光光度计的光学原理图，其中，测量的标准几何条件、分光方式、探测器结构等可以自设。假设用该分光光度计测量一颜色样品所得到的光谱响应为V c (λ)、测量一标准白板所得到的光谱响应为V w (λ)；又假设标准白板的光谱反射率（或光谱辐亮度因数）为已知的ρw (λ)；请写出上述颜色样品的光谱反射率（或光谱辐亮度因数）ρc (λ)的计算式；最后再分别给出该颜色样品的CIE 色度系统的三刺激值和色品坐标的计算式。
3． 分别画出棱镜单色仪和光栅单色仪的光路原理图，并简要说明棱镜分光系统与光栅分光系统的主要优点（每种系统至少列举两点）。
4． 简要说明：与棱镜、光栅单色仪相比，FT 光谱辐射计（仪）的主要优点。
5． 画出亮度计的光学原理图，并简要说明：亮度计的光学结构如何保证在各种测量距离下的测量精度？
6．在光栅单色仪中，已知入射到光栅的光束口径为a ，后物镜的焦距为f,光栅的光栅常数为d, 光栅的总刻线数为N 。请根据光栅方程，分别导出或写出当衍射角为θ时的角色散、线色散、光谱分辨率的表达式。提示：方孔的衍射极限角分辨率：d θ=λ/a 。 （Nm Nb b m a d d d R =??===θθ
λθλλcos cos ）
7．简述反射式分光光度计的组成原理。设被测样品的光谱反射比为ρs (λ)，对应的测量相应值为V s (λ)；标准白板的光谱反射比为ρw (λ)，对应的测量响应值为V w (λ)。请根据以上条件写出光谱反射比ρs (λ)的表达式。
8．分别画出棱镜光谱仪、光栅光谱仪、迈克尔逊干涉傅里叶变换光谱仪的光路原理图，并说明：(1) 棱镜光谱仪与光栅光谱仪的优缺点；（2）干涉型傅里叶变换光谱仪比色散型光谱仪具有的性能优势（至少列举三种优势）。
9．在反射样品的颜色测量中，CIE 于1931年正式推荐了四种标准照明和观察条件，请分别画出这四种条件的光路简图，并写出这四种条件的缩写符号。
10．采用光路图和数学表达式，分别简要叙述反射式分光光度仪和透射式分光光度仪测量颜色样品的光谱反射系数(或反射比)和光谱透射系数(或透射比)的工作原理。
11．用光路图和数学表达式叙述：采用一个照度计如何测量某发光平面的亮度，设发光面面积为A，距离为l.
12. 研究光源的显色性有何意义？简要叙述CIE推荐的光源显色指数计算方法。
13．简述照度计的组成及其工作原理（结合原理框图和数学公式表达）。
14．简述色度计的组成及其工作原理（结合原理框图和数学公式表达）。。
15. 简述用客观光度法测量某点光源的光强度的方法。（可用条件：标准灯的发光强度、光辐射探测器的输出光电流、或者测量距离）
16．简述两种以上光源光通量的测量方法（结合原理框图和数学公式表达）。。
填空题：
1．分光光度计主要用于测量材料的和。分光辐射计主要用于测量光源的，例如：、、。
3．光栅中区域叫自由光谱范围。当光栅单色仪的光路中的高通滤光器的截止波长等于600nm时，其自由光谱范围等于( ) ~（)。
4．响应度的标定就是建立测量系统处辐射度量和输出信号之间的定量关系。当光源不能充满仪器视场，可以采用（进行响应度的标定）；当标定光源充满仪器视场时，可以采用（进行响应度的标定）。
5．在光源可正好充满仪器视场的标定条件下，光辐射测量系统三种响应度之间存在着简单的关系。设辐射计的辐亮度响应度R L=V/L，则对应的辐照度响应度和辐射通量响应度分别为R E＝，RΦ＝（设 为辐射计的视场角、A p为辐射计入瞳的面积）
6. 光学积分球开口处的光照度大小与积分球直径、积分球涂层的光反射率、积分球照明光源强度？
辐射度光度与色度及其测量
辐射度光度与色度及其测量 绪论 一基本问题： 1 辐射度学：电磁辐射能的度量与测量：解决电磁辐射能量的定义 和测量方法。建立统一的标准。是单纯的客观物理量的问题 在光电转换、光化学效应、光生物技术、光的热加工，激光技术 等领域都有广泛应用。 2光度学：光辐射能引起的人眼视觉刺激效果的量度和测量。解决：人眼对光刺激效果的特性（平均特性）刺激效果的量化，刺激量 的定义和测量。主要用于照明，环境工程、测量技术等领域3色度学：有色光辐射能引起的人眼视觉刺激效果的量度和测量。 问题涉及：人眼颜色视觉特性、色光刺激与人眼感觉的量化定义、 颜色的匹配与显示规律，颜色匹配技术、颜色的测量方法，颜色 的分类与排列。在涉及有颜色的领域都有应用（和视觉颜色判断 有关问题）颜色本身的测量，温度测量、遥感，管理等等 第一章辐射度与光度学基础 问题：怎样描述一个辐射体的性质？ §1-1 辐射度的基本物理量 Q 1、辐射能：e 以辐射形式发射、传播或接收的能量。单位为焦耳——J 一般可描述辐射能的积累。
2、 辐射通量： e Φ（辐射功率 e P ） 以辐射形式发射、传播或接收的功率，（单位时间内的辐射能）。单位为 W （瓦）（焦耳每秒）W/sr 。描述辐射源的时间特性。 dt dQ e e = Φ （1-1） 3、 辐射强度：（I ） 在给定方向上的单位立体角内点辐射源发出的辐射通量（辐射功率）单位为W/sr （瓦每球面度） Ω Φ= d d I e e （1-2） 点辐射源：辐射源尺寸比传输距离小的多。例如在地球上可以把太阳视为点光源。 点光源发射球面波，不计辐射损失（反射、散射、吸收）其辐 射强度不变（为什么）
第五章光度学
[考试要求] 要求考生掌握光度学的基本术语及其单位、光传播过程中的光学量的变化规律及成像系统的像面照度。 [考试内容] 所有与光度学相关的定义、公式和单位，成像系统中光照度的分析和计算，余弦辐射体，光经界面反射和折射后的亮度。 ［作业］1 第五章 光度学 光能是系统设计中另一个非常重要的问题,由于任何一个接收器件，所能接收的光能都有一个最低阈值。以人眼为例，它所能感受到的最低照度为（勒克斯），相当于一支蜡在之外产生的光照度。 lx 910?km 30§5－1 光度学中的基本量及单位 一、辐射量 1、辐射能（）：指以电磁辐射形式发射、传输或接收的能量。单位：J （焦尔） e Q 2、 辐通量（e φ）：单位时间内发射、传输、接收的辐射能叫辐通量。单位：W （瓦） 对某一辐射体而言，它发出的辐射能具有一定的光谱分布（即由各种不同的波长组成），而每种不同的波长其辐通量也不同。 总的辐通量＝各个组成波长的辐通量总和。 若设在极窄的波段范围λd 内，所辐射出的辐通量为e d φ，则有： λλφφd d e )(= 式中)(λφ是辐通量随波长变化的函数； 则在整个波段内所辐射的总的能量为： λλφφd e ∫=)( 二、光学量 对于光辐射中的物理量是比较多的，其意义与辐射量的意义也基本相同，故为了区别起见，我们用符号进行区别，它们的主符号是相同的，但是下角标有区别：辐射量――下角标e ；光学量――下角标v 。 1、 接收器的光谱响应 物体经过系统进行成像，最终的像都是由接收器类进行接收的，接收器的不同，对光谱响应的范围也各不相同。 对于目视光学系统而言，人眼对不同的波长响应程度也相差非常大，在这里引入了光谱光视效率的概念加以理解。
光度与色度
1. 辐射通量:以辐射形式发射、传输或接收的功率，用以描述辐能的时间特性； 辐射强度:在给定传输方向上的单位立体角内光源发出的辐射通量； 辐亮度: 光源在垂直其辐射传输方向上单位表面积单位立体角内发出的辐射通量； 辐射出射度: 离开光源表面单位面元的辐射通量； 辐照度：单位面元被照射的辐射通量； 2.辐射度量与光度量的区别： 3.阈值对比度： 把人眼视觉在一定背景亮度下可探测的最小衬度对比度称为阈值对比度，或称亮度差灵敏度。 人眼的绝对视觉阈: 在充分暗适应的状态下，全黑视场中人眼感觉到的最小光刺激值，称为人眼的绝对视觉阈。分辨力: 人眼能区别两发光点的最小角距离称为极限分辨角 ，其倒数则为眼睛的分辨力。 色差灵敏度: 人眼能恰好分辨色度差异的能力叫做色差灵敏度。 4.颜色恒常性:：外界条件变化后，人们的色知觉仍然保持相对的不变。 色对比：在视场中，相邻区域不同颜色的相互影响叫做颜色对比，包括：明度对比、色调对比和饱和度对比。 色适应：当人眼对某一色光适应后，观察另一物体的颜色，不能立即获得客观的颜色印象，而带有原适应色光的补色成分，需经过一段时间适应后才会获得客观的颜色感觉。 明度加法定理：明度是人眼对外界光线明暗感觉程度的度量。明度加法定理：对于混合光，不论光谱成分如何，它所产生的表观明度等于混合光各个光谱成分分别产生的表观明度之和。 5.朗伯辐射体：某些自身发射辐射的辐射源，其辐亮度与方向无关，即辐射源各方向的辐亮度不变。（绝对黑体和理想漫反射体是两种典型的朗伯体。） 朗伯余弦定律：在理想情况下，朗伯体单位表面积向空间规定方向单位立体角内发射(或反射)的辐射通量和该方向与表面法线方向的夹角α的余弦成正比。 6.基尔霍夫定律：物体的辐射出射度M和吸收本领a的比值M/a与物体的性质无关，都等于同一温度下绝对黑体(a=1)的辐射出射度M0—基尔霍夫定律 7.普朗克辐射定律物理意义：黑体辐射的光谱分布； 斯蒂芬—玻尔兹曼定律：黑体在单位面积单位时间内辐射的总能量与黑体温度T的四次 方成正比； 维恩位移定律：当黑体的温度升高时，其光谱辐射的峰值波长向短波方向移动； 最大辐射定律：黑体最大辐射出射度与T的五次方成正比。 8.分布温度：在一定谱段范围内光源光谱辐亮度曲线和黑体的光谱辐亮度曲线成比例或近似地 成比例时的黑体温度。 色温：当发射体和某温度的黑体有相同的颜色时, 黑体温度称为发射体的色温。 相关色温：就是发射体和某温度的黑体有最相近的色时黑体的温度。 辐亮度温度：实际发射体在某一波长(窄谱段范围内)的光谱辐亮度和黑体在某一温度同一波长下的光谱辐亮度相等时，黑体温度称为发射体的辐亮度温度。 辐射温度：是在整个光辐射的谱段范围内的辐亮度与某温度黑体辐亮度相等时黑体的温度。
第三章 光度学和色度学简介
()λe 第三章 光度学和色度学简介 §1 光度学基本概念 设光源表面S(图3-1)向所有方向辐射出各种波长的光。此光源表面一个面 积元dS 的辐射情况，可以用单位时间内该面积元dS 辐射 出来的所有波长的光能量(也就是通过该面积的辐射功率) 来表示，这就是面积元dS 的辐射通量。可用ε来表示， 单位为瓦特。 于光源上任一面积元的辐射通量，不同波长的光在其 中所占的相对数值是不同的。为了表示光源面积元所辐射 的不同波长的光的相对辐射通量，我们引入分布函数e(λ) 的概念。它就是在单位时间内通过光源面λ积的某一波长 附近的单位波长间隔内的光能量。是波长`λ的函数， 它又称谱辐射通量密度。 从光源面积元dS 辐射出来的波长在λ到λ+d 间的光辐射通量为 于是，从面积元dS 发出的各种波长的光的总辐射通量为 辐射通量ε代表的是光源面积元在单位时间内辐射的总能量的多少，而我们感兴趣的只是其中能够引起视觉的部分，相等的辐射通量，由于波长不同，人眼的感觉也不相同。为了研究客观的辐射通量与它们在人眼所引起的主观感觉强度之间的关系，首先必须了解眼睛对各种不同波长的视觉灵敏度。人眼对黄绿色光最灵敏；对红色和紫色光较差；而对红外光和紫外光，则无视觉反应。在引起强度相等的视觉情况下，若所需的某一单色光的辐射通量愈小，则说明人眼对该单色光的视觉灵敏度愈高。设任一波长为λ的光和波长为5550的光，产生相同亮暗视觉所需的辐射通量分别为Δελ和Δε5550，则比值 称为视见函数。图3-2是明视觉和暗视觉的相对视见函数实验图线，其纵坐标为视见函数。 ()λ λελλλd e d d =+,()λλεd e ?∞ =0()λ εελν??= 5550
光度学与色度学复习内容
名词解释： 1.同色异谱色：对于特定标准观察者和特定照明体，具有不同光谱分布而有相同 三刺激值的颜色。 2.颜色校正：是把阶调层次偏差的原稿和扫描分色引起颜色偏差的图像校正过 来，使其能得到反映原稿的正确色调、层次和灰平衡。 3.大面积着色原理:假如传送细节的尺寸小于1 mm，那么人眼看到的各个细节部 分只是在亮度方面存在着差别，而在颜色方面没有差别，都表现为灰色。所以，当重现彩色图像时，只有大面积部分需要以三原色显示，其色彩可以丰富图像内容。而对各种颜色的细节部分，彩色图像可不必显示出色度的差别。因为此时，人眼已不能辨认它们的色度区别了，只能感觉到它们之间的亮度的不同，可以用黑白来显示，这称为大面积着色原理。 4.光度学就是根据人类视觉器官的生理特性和某些约定的规范来评价辐射所产生 的视觉效应。 5.分布温度：光源的分布温度是在一定谱段范围内，光源光谱辐射度曲线和黑体 的光谱辐射度曲线成比例或近似成比例时的黑体温度，因而分布温度可描述光源的光谱能量分布特性。 6.照明体同色异谱指数：对于特定参照照明体和观察者具有相同的三刺激值的两 个同色异谱样品，用具有不同相对光谱功率分布的测试照明体所造成的两样品间的色差( E)作为照明体同色异谱指数Mi 7.总光谱辐亮度因数：总光谱辐亮度因数是在多色光照明下，来自荧光物体表面 的反射和发射的辐亮度与在相同照明观测条件下非荧光参考样品的反射辐亮度之比。 8.朗伯定律：di / dx = - K I 式中，K为薄膜的吸收系数，其值通常为正，采用 负号表示强度减小。对整个膜厚度进行积分得：I = Io e -Kx 或Ti = I / Io = e –Kx 此式即为朗伯定律的表达式，其中Ti 称为膜内部的透射率。 9.格拉斯曼色彩混合定律 10.减色原理 填空：
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名词解释: 1. 同色异谱色：对于特定标准观察者和特定照明体，具有不同光谱分布而有相同 三 刺激值的颜色。 2. 颜色校正：是把阶调层次偏差的原稿和扫描分色引起颜色偏差的图像校正过 来， 使其能得到反映原稿的正确色调、层次和灰平衡。 3. 大面积着色原理:假如传送细节的尺寸小于1 mm,那么人眼看到的各个细节部 分只 是在亮度方面存在着差别，而在颜色方面没有差别，都表现为灰色。所以, 当重现彩色图像时，只有大面积部分需要以三原色显示，其色彩可以丰富图像 内容。而对各种颜色的细节部分，彩色图像可不必显示出色度的差别。因为此 时，人眼已不能辨认它们的色度区别了，只能感觉到它们之间的亮度的不同， 可以用黑白来显示，这称为大面积着色原理。 4. 光度学就是根据人类视觉器官的生理特性和某些约定的规范来评价辐射所产生 的 视觉效应。 5. 分布温度：光源的分布温度是在一定谱段范围内，光源光谱辐射度曲线和黑体 的 光谱辐射度曲线成比例或近似成比例时的黑体温度，因而分布温度可描述光 源的光谱能量分布特性。 6, 照明体同色异谱指数：对于特定参照照明体和观察者具有相同的三刺激值的两 个同色异谱样品，用具有不同相对光谱功率分布的测试照明体所造成的两样品 间的色差0E ）作为照明体同色异谱指数Mi 总光谱辐亮度因数：总光谱辐亮度因数是在多色光照明下，来自荧光物体表面 的反射和发射的辐亮度与在相同照明观测条件下非荧光参考样品的反射辐亮度 之比。 &朗伯定律：di / dx =?KI 式中，K 为薄膜的吸收系数，其值通常为正，采用 负号表示强度减小。对整个膜厚度进行积分得:I = Ioe-Kx 或 =e -Kx 此式即为朗伯定律的表达式，其中Ti 称为膜内部的透射率。 9.格拉斯曼色彩混合定律 10.减色原理 填空: 7. Ti = I / Io
辐射度光度与色度学练习题(仪器部分)
计算和问答题 1. 设有一个灼热的朗伯发光面，其亮度L 未知；如果采用一个照度计测量该发光面的亮度，请画图示意测量原理。又设测量过程中照度计给出的结果为E,请写出由照度值E 计算亮度值L 的表达式（测量装置的其它参数可以自设）。 2. 请画出单光路分光光度计的光学原理图，其中，测量的标准几何条件、分光方式、探测器结构等可以自设。假设用该分光光度计测量一颜色样品所得到的光谱响应为V c (λ)、测量一标准白板所得到的光谱响应为V w (λ)；又假设标准白板的光谱反射率（或光谱辐亮度因数）为已知的ρw (λ)；请写出上述颜色样品的光谱反射率（或光谱辐亮度因数）ρc (λ)的计算式；最后再分别给出该颜色样品的CIE 色度系统的三刺激值和色品坐标的计算式。 3． 分别画出棱镜单色仪和光栅单色仪的光路原理图，并简要说明棱镜分光系统与光栅分光系统的主要优点（每种系统至少列举两点）。 4． 简要说明：与棱镜、光栅单色仪相比，FT 光谱辐射计（仪）的主要优点。 5． 画出亮度计的光学原理图，并简要说明：亮度计的光学结构如何保证在各种测量距离下的测量精度？ 6．在光栅单色仪中，已知入射到光栅的光束口径为a ，后物镜的焦距为f,光栅的光栅常数为d, 光栅的总刻线数为N 。请根据光栅方程，分别导出或写出当衍射角为θ时的角色散、线色散、光谱分辨率的表达式。提示：方孔的衍射极限角分辨率：d θ=λ/a 。 （Nm Nb b m a d d d R =??===θθ λθλλcos cos ） 7．简述反射式分光光度计的组成原理。设被测样品的光谱反射比为ρs (λ)，对应的测量相应值为V s (λ)；标准白板的光谱反射比为ρw (λ)，对应的测量响应值为V w (λ)。请根据以上条件写出光谱反射比ρs (λ)的表达式。 8．分别画出棱镜光谱仪、光栅光谱仪、迈克尔逊干涉傅里叶变换光谱仪的光路原理图，并说明：(1) 棱镜光谱仪与光栅光谱仪的优缺点；（2）干涉型傅里叶变换光谱仪比色散型光谱仪具有的性能优势（至少列举三种优势）。 9．在反射样品的颜色测量中，CIE 于1931年正式推荐了四种标准照明和观察条件，请分别画出这四种条件的光路简图，并写出这四种条件的缩写符号。 10．采用光路图和数学表达式，分别简要叙述反射式分光光度仪和透射式分光光度仪测量颜色样品的光谱反射系数(或反射比)和光谱透射系数(或透射比)的工作原理。
光度学和色度学简介
()λe 光度学和色度学简介 §1 光度学基本概念 一、辐射通量 设光源表面S(图3-1)向所有方向辐射出各种波长的光。此光源表面一个面积元dS 的辐射情况，可以用单位时间内该面积元dS 辐射出来的所有波长的光能量(也就是通过该面积的辐射功率)来表示，这就是面积元dS 的辐射通量。可用ε来表示，单位为瓦特。 于光源上任一面积元的辐射通量，不同波长的光在其中所占的相对数值是不同的。为了表示光源面积元所辐射的不同波长的光的相对辐射通量，我们引入分布函数e(λ)的概念。它就是在单位时间内通过光源面λ积的某一波长附近的单位波长间隔内的光能量。是波长` λ的函数，它又称谱辐射通量密度。 从光源面积元dS 辐射出来的波长在λ到λ+d 间的光辐射通 量为 于是，从面积元dS 发出的各种波长的光的总辐射通量为 二、视见函数 辐射通量ε代表的是光源面积元在单位时间内辐射的总能量的多少，而我们感兴趣的只是其中能够引起视觉的部分，相等的辐射通量，由于波长不同，人眼的感觉也不相同。为了研究客观的辐射通量与它们在人眼所引起的主观感觉强度之间的关系，首先必须了解眼睛对各种不同波长的视觉灵敏度。人眼对黄绿色光最灵敏；对红色和紫色光较差；而对红外光和紫外光，则无视觉反应。在引起强度相等的视觉情况下，若所需的某一单色光的辐射通量愈小，则说明人眼对该单色光的视觉灵敏度愈高。设任一波长为λ的光和波长为5550的光，产生相同亮暗视觉所需的辐射通量分别为Δελ和Δε5550，则比值 称为视见函数。图3-2是明视觉和暗视觉的相对视见函数实验图线，其纵坐标为视见函数。 明视觉以v(λ)表示，暗视觉以v ′(λ)表示。暗视见函数曲线的峰值向短波移动约500 o A ，当不同的单色光辐射通量能够产生相等强度的视觉时，v(λ)与这些单色光的辐射通量成反比。 根据多次对正常眼的测量，当波长为5550时，曲线具有最 0302，+90mm 。85mm ，BP 图3-2大值。通常取这最大值作为单位1。例如对于6000的波长来说，视见函数的相对值是0631，为了使它引起和5550相等强度的视觉，所需的辐射通量是5550的1／0631倍，即16倍左右。也就是说，为产生同等强度的视觉，视见函数v(λ)与所需的辐射通量d ελ成反比。 ()λ λελλλd e d d =+,()λλεd e ?∞ =0()λ εελν??=5550
光度与色度 习题汇总
一、简答题 1.简述辐射通量、辐射强度、辐射出射度、辐亮度、辐照度的定 义。 2.简述人眼的绝对视觉阈、分辨率、色差灵敏度的定义。 3.简述什么是颜色的恒常性、色适应、色对比以及明度加法定理。 4.简述什么是朗伯辐射体、朗伯余弦定律以及朗伯辐射体辐射出 射度与辐亮度的关系。 5.什么是点源对微面元照度的距离平方反比例定律。 6.简述基尔霍夫定律。 7.简述普朗克辐射定律以及斯蒂芬—玻尔兹曼定律、维恩位移定 律、最大辐射定律的物理意义。 8.简述分布温度、色温、相关色温、辐亮度温度以及辐射温度的 定义。 9.人工黑体的分类及结构。 10.简述光电探测器和热探测器的区别。 11.分别简述光电管以及光电倍增管的工作原理。 12.硅光电二极管的两种工作状态。 13.简述光电效应和热释电效应。 14.简述格拉斯曼定律。 15.论述CIE1931标准色度系统的建立过程（包括CIE1931RGB色度 系统的建立方法及缺陷，以及在此基础确定假想三原色从而建 立CIE1931标准色度系统的方法） 16.简述CIE1964补充色度系统与CIE1931标准色度系统的区别
17.什么是均匀颜色空间。 18.简述三刺激值单位的确定方法。 19.简述什么是颜色的主波长以及补色波长。 20.简述什么是色纯度。 21.光度导轨的功能 22.L ummer-Brodhum目视光度计的结构。 23.棱镜单色仪的结构。 24.什么是光辐射测量系统的光谱泄露。 25.检查系统光谱泄露的方法。 26.在较宽的动态范围内建立已知辐射度量的方法。 27.减少偏振对测量影响的方法。 28.基于光度导轨的光强度比较测量方法原理 29.光强度测量中的误差影响因素有哪些？ 30.分布式光度计的原理 31.照度计实现可靠测量应满足的条件。 二、计算题 1．已知太阳峰值辐射波长λm＝0.48μm，日地平均距离L＝ 1.495?108 km，太阳半径R s＝6.955?105 km，如将太阳和地球均近 似看作黑体，求太阳和地球的表面温度。（15分） 2．已知两种颜色的色品坐标分别为（x1，y1），（x2，y2），亮度分别为Y1，Y2，求两种颜色相加混合色的色品坐标。（15分） 3．用单色仪得到光谱范围为0.6—14um的单色光，求所需光栅块数及它们的光栅参数。
光度和色度名词解释
光度和色度名词解释 rewang | 20 四月, 2006 18:26 CIE:是国际照明委员会的简称 相关色温CorrelatedColorTemperature)：光源发射的光与黑体在某一温度下辐射的光颜色最接近，则黑体的温度就称为该光源发射的光的相关色温，单位为K。辐射强度 (Radiant Intensity)：在给定方向上包含该方向的立体角元内辐射源所发出的辐射通量dφ除以该立体角元dΩ，单位为W/Sr。 辐射亮度 (Radiance)：辐射源面上一点在给定方向上包含该点的面元dA的辐射强度dI除以该面元在垂直于给定方向的平面上的正投影面积，单位为/Sr?m2。 辐射照度 (Irradiance)：在辐射接收面上一点的辐射照度E等于投射在包括该点的一个面元上的辐射通量dφ除以该面元的面积dA，单位为W/m2。 发光强度 (Luminous Intensity)：光源在给定方向上包含该方向，的立体角元内所发出的光通量dφ除以该立体角元dΩ，单位为cd。俗称 坎德拉 (cd)：发光强度单位。坎德拉是发出频率为540×1012Hz辐射的光源在给定方向的发光强度；该光源在此方向的辐射强度为1/683W/Sr。 光通量 (Luminous Flux)：能够被人的视觉系统所感受到的那部分光辐射功率的大小，单位为lm。 照度 (I luminance)：表面上一点的光照度是入射在包含该点的面元上的光通量dφ除以该面元面积dA。照度的公制单位是lx(lm/m2)，英制单位为fc(lm/ft2)。1lx=0.0929fc 1fc=10.76lx 出光度 (Luminous Exultance)：单位面积上发出的光通量，单位是lm/m2。 亮度 (Luminance)：在给定方向上，每单位面积上的发光强度。亮度的公制单位是cd/m2(也称Nit)，英制单位是fL(1/π×cd/ft2)。 1cd/m2=0.2919fL 1fL=3.426cd/m2 CIE标准光度观察者(CIEStandardPhotometric Obse-rver)：相对光谱响应曲线符合明视觉V(λ)函数或者暗视觉V"(λ)函数的理想观察者。 朗伯发射面 (Lambertian Surface)：在某一方向上的发光强度等于这个面垂直方向上的发光强度乘以方向角的余弦，这样的发光面称为朗伯发射面或朗伯体，有时也叫均匀漫射面或均匀漫射体，还常被称做余弦漫射体。朗伯发射面的出光度与亮度的关系为M=πL。 说明： 发光强度，是衡量显示屏亮度的重要指标，单位是坎德拉 (cd)。 光通量，是投影系统的主要指标之一，单位是(我们所说的流明) lm。
色度学的基本知识
色度学 色度学与物理光学等学科的基础不同, 物理光学可以认为是客观的科学, 是与人类无关的。而色度学却是一种主观的科学, 它以人类的平均感觉为基础, 因此它属于人类工程学范畴, 以对光强的度量来说, 物理光学以光的辐射能量这个客观单位来度量, 而色度学却以色光对人眼的刺激强度来度量。 色度学确切的讲它是研究人眼对颜色感觉规律的一门科学。以对光强的度量来说, 物理光学以光的辐射能量这个客观单位来度量, 而色度学却以色光对人眼的刺激强度来度量。辐射能量很大的波长很长的红光对人来说却没有辐射能量很小的黄光亮, 人们就认为黄光的强度比红光大。 在人们眼中所反映出的颜色，不单取决于物体本身的特性，而且还与照明光源的光谱成分有着直接的关系。所以说在人们眼中反映出的颜色是物体本身的自然属性与照明条件的综合效果。我们用色度学来评价的结论就是这种综合效果。 色度学是研究人的颜色视觉规律、颜色测量理论与技术的科学，它是一门本世纪发展起来的，以物理光学、视觉生理、视觉心理、心理物理等学科为基础的综合性科学。 每个人的视觉并不是完全一样的。在正常视觉的群体中间，也有一定的差别。目前在色度学上为国际所引用的数据，是由在许多正常视党人群中观测得来的数据而得出的平均结果。就技术应用理论上来说，已具备足够的代表性和可靠的准确性。 国际照明委员会(CIE) 国际照明委员会(Commission Internationale ed I'Eclairage-CIE) 主要研究照明的专业术语、光度学和色度学的国际学术研究机构。设在巴黎。早在1924年前就已从事标准色度学系统的研究，1931年根据莱特(W.D.Wright)在1928-1929年和吉尔德(J. Guild)在1931年研究三原色的角度观察效果，加以平均，规定了CIE 1931标准色度观察者光谱三刺激值，并据以绘制出偏马蹄形曲线的*色度图，称为“1931 CEL-RGB系统色度图”，后经修改被推荐为1931 CIE-XYZ系统，为国际通用色度学系统，称为“CIE标准色度学系统”，所作的图则称“CIE 1931色度图”。1964年又综合斯泰尔斯(W.S. Stiles)和伯奇(J.M.Bruch)以及斯伯林斯卡娅(N.I.Speranskaya)1959年发表的研究结果，制定了CIE1964补充色度学系统以及相应的色度图，为世界各国广泛采用，据以进行色度计算和色差计算。1964年又提出了“均匀颜色空间”的三维空间概念，1976年加以修订，并正式被采用。CIE为此还提出了确定的参照光源，称“CIE 标准光源”。 眼睛的剖视结构 ▲虹膜(Iris):
Chapter1视觉生理学和色度学.
第一诛觇觉/理凿和兑炭包*修 第一章视觉生理学和光度色度学 -人眼的生理特征?光度学?色度学扌2014-2-20 第一章视觉生理学和光度色度学 1.1.1眼睛的构造及功能 人眼的外形接近于球形，是一 个直径为24mm的球状依，又称为 眼球眼球璧由巩濮.脉络膜和視阿 膜纽成（见图27）? 巩膜在眼球璧谯外一层，呈白色 是眼球的保护层；巩膜前面1/6妁透 明部分叫角膜、光线从角膜射入眼 ■III L■■丈■ 內. 2014-2-20
第一章视觉生理学和光度色度学脉络朕紧贴巩臃.它含冇丰富的血管虹气和色素，起着输送养料、滋养眼睛的作用.脉络膜最前而的环形部分为虹旗r眼的“履色”由虹膜中的色素决定.虹膜中央有一 个小圆孔叫作It孔"睦孔能握制逬入人眼 内的光莹，可以随着光线的強弱而扩大 或缩小，起着像照相机的光圏一样的作 用. 眼球的第三层为视网膜，约占眼 球内表面的2/3,它含有感光细胞（杆体 细胞和伟体细胞）、双极细胞和神经节 细胞. 2014-2-20 ?光谱光效率函数：达到同样亮度时9 不同波长所需要能董的倒数，即V仏戶1/E”式中v（入）是光谱光效率函数值，E是单色光能量。 明视觉：亮度＞3cd/W?锥体细胞起主要作用，V（1）A- 0.554）.56 屮m 暗视觉：亮度vO,O3cd/m2,杆体细胞起主要作用,V仏）向短波方向移动,相当于0.50-0.5hun 的蓝绿色部位. 2014-2-20
2014-2-20 6 波 l< (nm) 第一章袒觉/理脣和宛炭色*摩 ?明适应与暗适应 喑适应：人眼从光亮中进入到暗室时，在最初的 瞬间什么都看不见，逐渐地才适应了黑喑，从而 区分出周围物体的轮 廊。 包括两种基本过程：睦孔大小的变化和视网膜感 光化学物质的变化。主要机制是视觉的双重作用, 即在黑暗中由中央视网膜转化为边缘视网膜的作 用，视觉的暗适应程度是与视紫红质的合成程度 相对应。 0.0 800 400 500 600 700 0 8 6 4 2 ? ? ? ? ?
光度和色度基础知识
色度 所需数据 待测光谱S (λ)，发射能量与波长的关系，经光谱灵敏度校正 标准配色函数：x (λ), y (λ), z (λ) 计算方法 i i i i i i i i i i Z Y X Y y Z Y X X x d z S Z d y S Y d x S X ++=++====??? ,)()( ,)()( ,)()(780 380780380780380λλλλλλλλλ 色坐标上的舌形曲线是色度随单色光波长变化的曲线，可以由标准配色函数得到。 光视转换效率 光视转换效率(luminous efficacy )K 是光源将辐射通亮转换为视觉的能力，即单位辐射能量产生的光通量： K =Φv /Φe 辐射效率(radiant efficiency )是光源将消耗的功率P 转换为辐射通量的能力, 即消耗单位能量产生的辐射通量： ηe =Φe /P 发光效率(流明效率, luminous efficiency )是光源把消耗的能量转换为视觉的能力，即消耗单位能量产生的光通量： ηv =Φv /P = ηe K 发光效率以lm/W 度量，不应与以相同单位表示的光视效能混淆。 所需数据 待测光谱S (λ) 视觉灵敏度函数V (λ)，即标准配色函数中的y (λ) 计算方法 )lm/W ()()()(683380780 380 ??=λλλλλd S d y S K 黑体辐射的光谱分布 所需数据
色温 T C 光谱分布 黑体辐射是原子振动产生的，在k 空间中，每个振动模式占据的体积为8π3/V ， V 是黑体的体积，而每个模中的平均光子数服从Bose-Einstein 统计， 1)exp(1->=