第2章-光源的色度学

1.2 色与光的关系
白光 棱镜 可见光谱: 可见光谱 屏
英国科学家牛顿在1666年所做的色散实 英国科学家牛顿在1666年所做的色散实 验
色与光的关系?
光
物 体
颜色是物体对光的选择性吸收后反射或透射出 的光进入人眼形成的感觉。 没有光就没有色，光是人们感知色彩的必要条 件，色来源于光。 光是色的源泉，色是光的表现。
色温的应用( 色温的应用(三)
根据不同的被照场所使用色温, 根据不同的被照场所使用色温,如 在餐厅: 选用红黄为主的色光,给人金碧辉煌的感觉,食欲增强; 在餐厅: 选用红黄为主的色光,给人金碧辉煌的感觉,食欲增强; 在繁忙的车间:红选用高色温的冷色光源, 在繁忙的车间:红选用高色温的冷色光源,缓解紧张情绪 在卧室或者宾馆客房: 采用低色温光源,使人具有休闲\安逸\ 在卧室或者宾馆客房: 采用低色温光源,使人具有休闲\安逸\温 馨感觉 在商店………. 在商店……….
标准照明体与标准光源
GB/T3978GB/T3978-94: 照明体：在影响物体颜色视觉的整个波长 照明体：在影响物体颜色视觉的整个波长 范围内所定义的相对光谱功率分布 标准照明体：由CIE用相对光谱功率分布定 标准照明体：由CIE用相对光谱功率分布定 义的照明体A 义的照明体A、B、C、D。 标准光源：由CIE规定的人工光源，他们的 标准光源：由CIE规定的人工光源，他们的 辐射近似标准照明体。
照度水平与色光舒适感的程度(示意) 照度水平与色光舒适感的程度(示意)
7000 6000 色 温 5000 4000 3000 2000
2 10 50 照明度(lx) 照明度 200 1000
舒适区
Байду номын сангаас
色温的应用( 色温的应用(二)
各种光源的不同色温的色光对人有一定的生理和心理效应, 各种光源的不同色温的色光对人有一定的生理和心理效应, 根据人的生理心理需求合理运用色温 生理方面: 红色使人兴奋,蓝色使人沉静;红黄光使人有近感, 生理方面: 红色使人兴奋,蓝色使人沉静;红黄光使人有近感,蓝 青光有远感……. 青光有远感……. 心理方面: 红系光可以增加食欲,蓝系光降低食欲; 心理方面: 红系光可以增加食欲,蓝系光降低食欲;彩度高的比 彩度低的更能使人产生激情;低色温光给人温暖的感觉, 彩度低的更能使人产生激情;低色温光给人温暖的感觉,称 暖色光, 高色温光给人以冷的感觉,称冷色光. 暖色光, 高色温光给人以冷的感觉,称冷色光. 需要热烈激昂的气氛时选用---需要热烈激昂的气氛时选用---需要冷静沉稳的气氛时选用---需要冷静沉稳的气氛时选用---温度高的时候….. 温度高的时候….. 温度低的时候……. 温度低的时候…….
CIE标准光源A CIE标准光源A、B、C的 相对光谱能量分布曲线
1.4 光源的色温
不同的光源，由于发光物质 不同，其光谱能量分布也不 不同，其光谱能量分布也不 相同。一定的光谱能量分布 表现为一定的光色，对光源 的光色变化，我们用色温来 的光色变化，我们用色温来 描述(定量) 描述(定量)。
绝对黑体
表2-2 常见光源色温 光源 晴天室外光 全阴天室外光 白天直射日光 45° 45°斜射日 光 色温（K） 色温（ 13000 6500 5550 4800
昼光色、荧光 6500 灯 5600 氙灯 炭精灯 5500～ 5500～6500
色温的连续变化
色温是光源的重要指标，一定的色光具有一定的 相对能量分布：当黑体连续加热，温度不断升高 相对能量分布：当黑体连续加热，温度不断升高 时，其相对光谱能量分布的峰值部位将向短波方 时，其相对光谱能量分布的峰值部位将向短波方 向变化，所发的光带有一定的颜色，其变化顺序 是红是红-黄-白-蓝。
色温的应用( 色温的应用(一)
根据色光的舒适感选择色温 在漫长进化过程中,长期处于自然光环境,清晨黄昏, 在漫长进化过程中,长期处于自然光环境,清晨黄昏, 色温2000-4500,中午5000色温2000-4500,中午5000-7000K 研究结果表明: 研究结果表明: 人对光源的舒适感接近自然光对人产生的生理效果, 人对光源的舒适感接近自然光对人产生的生理效果, 在很低的照度下采用接近火焰的低色温的光源较 舒适, 舒适, 在中等照度下采用接近或略高于黎明和黄昏 的色温的光源较舒适, 的色温的光源较舒适,在高的照度条件下采用接近 中午阳光的色光较舒适. 中午阳光的色光较舒适.
标准光源
CIE推荐下列人造光源实现标准照明体 CIE推荐下列人造光源实现标准照明体 ： 标准光源A：色温为2856K的充气螺旋钨丝灯，其光色 标准光源A：色温为2856K的充气螺旋钨丝灯，其光色 偏黄。 标准光源B：色温为4874K，由A光源加罩B 标准光源B：色温为4874K，由A光源加罩B型D-G液体 滤光器组成。光色相当于中午日光。 标准光源C：色温为6774K，由A光源加罩C 标准光源C：色温为6774K，由A光源加罩C型D-G液 体滤光器组成，光色相当于有云的天空光。 滤光器由无色光学玻璃做成溶液池
第二章 光源的色度学
1.光的本质 2.光与色的关系*** 3.标准光源* 4.光源的色温** 5.光源的颜色与视觉的关系
1.1 光的本质
人们对光的本质的认识，最早可以追 溯到十七世纪。从牛顿的微粒说到惠 更斯的弹性波动说，从麦克斯韦的电 磁理论，到爱因斯坦的光量子学说， 以至现代的波粒二象性理论。 光按其传播方式和具有反射、干涉、衍射和偏振 等性质来看，有波的特征；但许多现象又表明它 是有能量的光量子组成的，如放射、吸收等。在 这两点的基础上，发展了现代的波粒二象性
分光辐射度计
一般的光源是不同波长的色光混合而成的复色 光，如果将它的光谱中每种色光的强度用传感 光，如果将它的光谱中每种色光的强度用传感 器测量出来，就可以获得不同波长色光的辐射 器测量出来，就可以获得不同波长色光的辐射 能的数值。
光谱密度
在分光辐射度计的接收器上记录的是光谱中各 种不同波长色光的辐射能。 若以φe表示光的辐射能，λ 若以φe表示光的辐射能，λ表示光谱色的波长， 则定义：在以波长λ 则定义：在以波长λ为中心的微小波长范围内的 辐射能与该波长的宽度之比称为光谱密度。 φe(λ)=dφe⁄dλ （W/nm） W/nm）
根据能量守恒定律：物体吸收的能 量越多，加热时它辐射的本领愈大。 黑色物体对光能具有较大的吸收能 力。如果一个物体能够在任何温度 力。如果一个物体能够在任何温度 下全部吸收任何波长的辐射，那么 这个物体称为绝对黑体。 绝对黑体的吸收本领是一切物体中 最大的，加热时它辐射本领也最大。 天然的、理想的绝对黑体是不存在 的。人造黑体是用耐火金属制成的 的。人造黑体是用耐火金属制成的 具有小孔的空心容器，如图所示
理论。
在电磁波辐射范围内，只有波长380nm到780nm的辐 在电磁波辐射范围内，只有波长380nm到780nm的辐 射能引起人们的视感觉，这段光波叫做可见光。 光的物理性质由它的波长和能量 光的物理性质由它的波长和能量来决定。波长决定了 波长和能量来决定。波长决定了 光的颜色，能量决定了光的强度。 光映射到我们的眼睛时，波长不同决定了光的色相不 同。波长相同能量不同，则决定了色彩明暗的不同。
溶液C1: 溶液C1: 硫酸铜 3.412g 甘露糖醇 3.412g 吡啶 ３０ml ３０ml 加蒸馏水配成 １０００ml １０００ml
标准照明体与标准光源
标准照明体与标准光源有何不同 CIE标准照明体 、B、C由标准光源 、B、C来 标准照明体A、 、 由标准光源 由标准光源A、 、 来 标准照明体 产生 CIE标准照明体 （D50,D55,D65,D75) 称为典型 标准照明体D（ 标准照明体 日光，光谱功率分布与实测日光接近。 日光，光谱功率分布与实测日光接近。 模拟标准照明体的人工光源， 模拟标准照明体的人工光源，根本问题是复制它 的光谱功率分布。 的光谱功率分布。 完全模拟非常困难，标准光源 与标准照明体 与标准照明体A的 完全模拟非常困难，标准光源A与标准照明体 的 光谱分布仍存在差别，标准照明体D目前还不能由真 光谱分布仍存在差别，标准照明体 目前还不能由真 实光源准确再现。（国际上正在研究） 。（国际上正在研究 实光源准确再现。（国际上正在研究）
〈光色试验〉 光色试验〉
1.3 标准光源
标准光源工作台
能自行发光的物体叫做光源 能自行发光的物体叫做光源。光源 光源。光源 的种类繁多，可以分为自然光源和 人造光源。 自然光源受自然气候条件的限制， 光色瞬息万变，不易稳定，如太阳。 人造光源有各种电光源和热辐射光 源，如电灯光源等。 同一物体在不同的光源下呈现的颜色不同,测量颜色 时必须在光谱性能稳定的光源下进行,为了统一测量 标准,CIE规定了色度学的标准照明体A、B、C、D,和 标准光源A、B、C。
标准照明体
标准照明体A：代表完全辐射体在2856K发出的光 标准照明体A：代表完全辐射体在2856K发出的光 （X=109.87，Y=100.00，Z=35.59）； X=109.87，Y=100.00，Z=35.59）； 标准照明体B：代表相关色温约为4874K的直射阳 标准照明体B：代表相关色温约为4874K的直射阳 光（X=99.09，Y=100.00，Z=85.32）； 光（X=99.09，Y=100.00，Z=85.32）； 标准照明体C：代表相关色温大约为6774K的平均 标准照明体C：代表相关色温大约为6774K的平均 日光，光色近似阴天天空的日光（X=98.07， 日光，光色近似阴天天空的日光（X=98.07， Y=100.00，Z=118.18）； Y=100.00，Z=118.18）； 标准照明体D65：代表相关色温大约为6504K的 标准照明体D65：代表相关色温大约为6504K的 日光（X=95.05，Y=100.00，Z=108.91）； 日光（X=95.05，Y=100.00，Z=108.91）； 标准照明体D：代表标准照明体D65以外的其它日 标准照明体D：代表标准照明体D65以外的其它日 光D50、 D55、 D75（5003K,5503K,7504K) 。 D50、 D55、 D75（