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1、关于光度学和色度学基础关于光度学和色度学基础第一页，本课件共有81页 （1）可可见见光光是是波波长长在在3.810-77.610-7m 的的电电磁磁辐辐射射，描述电磁辐射的物理量，即描述电磁辐射的物理量，即辐射量辐射量，也可用来描述可见光；，也可用来描述可见光；第一节第一节 辐射量和光学量及其单位辐射量和光学量及其单位 可可以以用用辐辐射射量量和和光光学学量量这这两两种种量量值值系系统统来来度度量量可可见见光光。（1）把把可可见见光光做做为为纯纯物物理理现现象象来来研研究究时时，采采用用辐辐射射量量量量值值系系统统；（2）研研究究与与人人的的视视觉觉有有关关问问题题时时，采采用用光光学学量量量
2、量值值系统更方便。系统更方便。分清两点：分清两点：（2）可可见见光光是是能能对对人人的的视视觉觉形形成成刺刺激激，并并能能被被人人感感受受的的电电磁磁辐辐射射。因因而而人人们们很很自自然然地地用用视视觉觉受受到到刺刺激激的的程程度度，即即视视觉觉感感受受来来量量度度可可见见光光。按按视视觉觉响响应应原原则则建建立立的的表征可见光的量称作表征可见光的量称作光学量。光学量。第二页，本课件共有81页关于立体角关于立体角立体角：立体角：立体角的度量：立体角的度量：单单位位：球球面面(角角)度度，英英文文steradsterd或或steradianstireidin，简写，简写sr第三页，本课件共有81
3、页立体角的计算：立体角的计算：第四页，本课件共有81页第五页，本课件共有81页一、辐射量一、辐射量1、辐射能、辐射能 Qe 以以电电磁磁辐辐射射形形式式发发射射、传传输输或或接接收收的的能能量量称称做做辐辐射射能能，常用字符常用字符Qe表示，单位：焦表示，单位：焦耳耳（J）。）。内内的的字字，是是在在不不致致混混淆淆的的情情况况下可以省略的字下可以省略的字2、辐、辐射能射能通量通量e 单单位位时时间间内内发发射射、传传输输或或接接收收的的辐辐射射能能称称之之为为辐辐通通量量，常常用字符用字符e表示，单位：瓦表示，单位：瓦特特(W)，定义式：，定义式：（5-1）3、辐、辐射射出出射射度度Me 辐
4、辐射射源源单单位位发发射射面面积积发发出出的的辐辐通通量量定定义义为为辐辐射射源源的的辐辐出出度，以度，以Me表示，单位：瓦表示，单位：瓦特特每平方米每平方米(W/m2)。定义式：。定义式：（5-2）第六页，本课件共有81页4、辐、辐射射照度照度Ee 辐辐射射照照射射面面单单位位受受照照面面积积上上接接受受的的辐辐通通量量，以以字字符符Ee表表示，单位：瓦示，单位：瓦特特每平方米每平方米(W/m2)。定义式：。定义式：5、辐、辐射射强度强度Ie 点点辐辐射射源源向向各各方方向向发发出出辐辐射射，在在某某一一方方向向，在在元元立立体体角角d内发出的辐通量为内发出的辐通量为de e，则辐强度，则辐
5、强度Ie为为（5-3）（5-4）单位：瓦单位：瓦特特每球面度每球面度(W/sr)。注注：球球面面(角角)度度是是立立体体角角单单位位，英英文文steradsterd或或steradianstireidin，简写，简写sr第七页，本课件共有81页6、辐、辐射射亮度亮度Le 为为表表征征有有限限尺尺寸寸辐辐射射源源辐辐通通量量的的空空间间分分布布，采采用用“辐辐亮亮度度”这这样样一一个个辐辐射射量量。元元面面积积为为dA的的辐辐射射面面，在在和和表表面面法法线线N成成角角方方向向，在在元元立立体体角角d内内发发出出的的辐辐通通量量为为d e e，则辐亮度，则辐亮度Le为为（5-5）单位：瓦单位：瓦
6、特特每球面度平方米每球面度平方米(W/(srm2)。ddAcosdANde第八页，本课件共有81页二、光学量二、光学量1、光通量、光通量 v 标标度度可可见见光光对对人人眼眼的的视视觉觉刺刺激激程程度度的的量量称称为为光光通通量量，以字符以字符v表示，单位：流表示，单位：流明明（lm）。）。2、光出射度、光出射度Mv 光光源源单单位位发发光光面面积积发发出出的的光光通通量量，以以字字符符Mv表表示示。单单位：流位：流明明每平方米每平方米(lm/m2)。定义式：。定义式：（5-6）3、光照度、光照度Ev 单单位位受受照照面面积积接接受受的的光光通通量量，以以字字符符Ev表表示示，单单位位：勒勒克
7、斯克斯（lx），），1lx=1lm/m2。定义式：。定义式：（5-7）第九页，本课件共有81页4、发光强度、发光强度 I Iv 点点光光源源向向各各方方向向发发出出可可见见光光，在在某某一一方方向向，在在元元立立体体角角d内内发发出出的的光光通通量量为为d v v，则则点点光光源源在在该该方方向向上上的的发发光光强强度度Iv为为:（5-8）单位：坎单位：坎德拉德拉（cd）。）。关关于于发发光光强强度度的的单单位位：1979年年第第十十六六届届国国际际计计量量大大会会对对发发光光强强度度的的事事位位坎坎德德拉拉作作了了明明确确的的规规定定：“一一个个光光源源发发出出频频率率为为5401012Hz
8、（赫赫兹兹）的的单单色色光光，在在一一定定方方向向的的辐辐射射强强度度为为1/683W/sr，则则此此光光源源在在该该方方向向上上的的发发光光强强度度为为1坎坎德德拉拉”。发发光光强强度度是是光光学学基基本本量量，是是国国际际单单位位制制中中七七个个基基本本量量之一。之一。第十页，本课件共有81页cd坎德拉I(Iv)发光强度mol摩尔n(v)物质的量K开尔文T热力学温度A电流I电流s秒t时间kg千克（公斤）m质量m米l长度单单位符号位符号单单位名称位名称物理量符号物理量符号物理量名称物理量名称国际单位制中七个基本量国际单位制中七个基本量 从从发发光光强强度度的的单单位位坎坎德德拉拉可可导导出出
9、光光通通量量的的单单位位流流明明：发发光光强强度度为为1cd的的匀匀强强点点光光源源，在在单单位位立立体体角角内内发发出出的的光通量为光通量为1lm。第十一页，本课件共有81页 5、光亮度、光亮度Lv 为为描描述述有有限限尺尺寸寸的的发发光光体体发发出出的的可可见见光光在在空空间间分分布布的的情情况况，采采用用光光亮亮度度这这样样一一个个光光学学量量。发发光光面面的的元元面面积积dA，在在和和发发光光表表面面法法线线N成成角角的的方方向向，在在元元立立体体角角d内内发发出出的的光通量为光通量为dv，则光亮度，则光亮度Lv为为表表明明，元元发发光光面面dA在在方方向向的的光光亮亮度度等等于于元元
10、面面积积dA在在方方向向的的发发光光强强度度Iv与与该该面面元元面面积积在在垂垂直直于于该该方方向向平平面面上上的的投投影影cos dA之比之比.（5-9）发发光光面面在在方方向向的发光强度的发光强度（5-10）ddAcosdANdv单位：坎单位：坎德拉德拉每平方米每平方米(cd/m2)第十二页，本课件共有81页第十三页，本课件共有81页三、光学量三、光学量 和辐射量和辐射量 间的关系间的关系（一）光谱光效率函数（一）光谱光效率函数 视觉对不同波长光有不同的灵敏度视觉对不同波长光有不同的灵敏度人眼人眼是一种可见光是一种可见光探测器探测器可见光辐射可见光辐射(用辐射量度量用辐射量度量)人眼的光感
11、受人眼的光感受(用光学量度量用光学量度量)光光学学量量和和辐辐射射量量间间的的关关系系决决定定于于人人的的视视觉觉特特性性。实实验验表表明明，具具有有相相同同辐辐通通量量而而波波长长不不同同的的可可见见光光分分别别作作用用于于人人眼眼，人人所所感感受受的的明明亮亮程程度度将将有有所所不不同同，这这表表明明人人的的视视觉觉对不同波长光有不同的灵敏度。对不同波长光有不同的灵敏度。人人对对不不同同波波长长光光响响应应的的灵灵敏敏度度是是波波长长的的函函数数，称称之为之为光谱光效率函数。光谱光效率函数。第十四页，本课件共有81页 实实验验表表明明，观观察察场场明明暗暗不不同同时时，光光谱谱光光效效率率
12、函函数数亦亦稍有不同。稍有不同。国国际际照照明明委委员员会会（Commission Internationale de LEclairage(法法)或或International Commission on Illumination(英英)，缩缩写写CIE）根根据据多多组组测测试试实实验验结结果果，分分别别于于1924年年和和1951年年确确定定并并正正式式推推荐荐两两种种光光谱谱光光效效率率函函数数：明明视视觉觉光光谱谱光光效效率率函函数数和和暗暗视视觉觉光光谱谱光光效效率率函函数数，如如图图5-2所示。所示。图图中中的的函函数数值值已已归归一一化化。V()和和V()两两者者峰峰值值所所对对
13、应应波波长长有有所所不不同同，V()的的峰峰值值在在555nm处处，而而V()的的 峰峰 值值 507nm处处.第十五页，本课件共有81页（二）光学量和辐射量间的关系（二）光学量和辐射量间的关系 在在波波长长 附附近近的的小小波波长长间间隔隔d 内内，光光通通量量dv()和和辐辐通通量量e()之间的关系可表示为：之间的关系可表示为：明视觉条件下：明视觉条件下：暗视觉条件下：暗视觉条件下：（5-11）（5-12）Km=683lm/W为为明明视视觉觉条条件件下下波波长长=555nm、V()=1单单色光的绝对光谱光效率值；色光的绝对光谱光效率值；Km=1755lm/W为为暗暗视视觉觉条条件件下下波波
14、长长=507nm、V()=1单色光的绝对光谱光效率值；单色光的绝对光谱光效率值；对对于于整整个个可可见见辐辐射射范范围围内内的的总总光光通通量量v，可可由由在在整整个个可见光谱范围内积分求得：可见光谱范围内积分求得：明视觉条件下：明视觉条件下：暗视觉条件下：暗视觉条件下：（5-13）（5-14）第十六页，本课件共有81页第二节第二节 光传播过程中光学量的变化规律光传播过程中光学量的变化规律一、点光源在与之距离为一、点光源在与之距离为r处的表面上形成的照度处的表面上形成的照度 点点光光源源S，其其发发光光强强度度为为I，在在距距光光源源为为r处处有有一一元元面面积积为为dA的的平平面面，其其法法
15、线线与与r方方向向成成角角。点点光光源源S在在dA面面上上形形成成的照度的照度为为（5-15）令令d为为dA面面对对点点源源S所所张张的立体角，的立体角，（5-16）SdcosdA点点光光源源在在被被照照表表面面上上形形成成的的照照度度与与被被照照面面到到光光源源距距离离的的平平方方成成反反比比，此此即即照照度平方反比定律度平方反比定律第十七页，本课件共有81页 dAs为为光光源源的的元元发发光光面面积积，它它在在与与之之距距离离为为r、面面积积为为dA平面上形成光照度平面上形成光照度E，则，则二、面光源在与之距离为二、面光源在与之距离为r处的表面上形成的照度处的表面上形成的照度（5-17）光
16、源亮度光源亮度 面面光光源源在在与与之之距距离离为为r的的表表面面上上形形成成的的光光照照度度与与光光源源的的亮亮度度 L、面面积积dAs以以及及两两个个表表面面的的法法线线分分别别与与r夹夹角角的的余余弦弦成正比，与距离成正比，与距离r的平方成反比。的平方成反比。第十八页，本课件共有81页截截面面1的的光光亮度亮度 元光管：元光管：两个面积很小的截面构成的直纹曲面包围的空间两个面积很小的截面构成的直纹曲面包围的空间.三、单一介质元光管内光亮度的传递三、单一介质元光管内光亮度的传递 考考察察光光在在元元光光管管内内传传播播，不不从从侧侧壁壁溢溢出出，即即无无光光能能损损失失时时，光光束在不同截
17、面上的光亮度。束在不同截面上的光亮度。通过通过截面截面1的光通量等于由其发出的光通量，此量为：的光通量等于由其发出的光通量，此量为：同理，同理，截面截面2的光通量为：的光通量为：三、单一介质元光管内光亮度的传递三、单一介质元光管内光亮度的传递dA1dA2d1d2212截截面面2的的光光亮度亮度由元光由元光管性质管性质d1=d2结结论论：光光在在元元光光管管内内传传播播，各各截截面面上上的的光光亮亮度度相相同同，即即光光在在元元光光管管内内传传播播，光光束束亮亮度不变。度不变。第十九页，本课件共有81页 入入射射光光束束：入入射射角角i，立立体体角角为为d，在在界界面面上上的的投投射射面面积积为
18、为dA，亮亮度度为为L则入射光的光通量为：则入射光的光通量为：四、光束经界面反射和折射后的亮度四、光束经界面反射和折射后的亮度 反射光束，根据反射定律，反射光束，根据反射定律，i1=i，d1=d，则，则（5-18）同理，反射光束、折射光束光通量：同理，反射光束、折射光束光通量：（5-19）结结论论：反反射射光光束束亮亮度度等等于于入入射射光光束束亮亮度度与与界界面面反反射射比比之之积积。透透明明介介质质的的界界面面反反射射比比很很小小，故故反反射射光光束束的亮度很低。的亮度很低。第二十页，本课件共有81页 折射光束，有折射光束，有（5-20）（5-23）将将折折射射定定律律nsini=nsin
19、i两两端端分分别别对对i和和i微微分分，并并与与折折射射定定律律表表达达式式对应端分别相乘，得到：对应端分别相乘，得到：由图由图5-6可知：可知：（5-22）（5-25）结结论论：光光束束经经理理想想折折射射后后，光光亮亮度度将将发发生生变变化化，但但L/n2值保持不变值保持不变.（5-24）由能量守恒：由能量守恒：即：即：（5-21）由能量守恒：由能量守恒：即：即：第二十一页，本课件共有81页 五、余弦五、余弦辐辐射体射体 余余弦弦辐辐射射体体：发发光光强强度度空空间间分分布布可可用用式式I=INcos表示的发光表面表示的发光表面.发发光光强强度度向向量量I端端点点轨轨迹迹是是一一个个与与发
20、发光光面面相相切切的的球球面面，球球心心在在法法线线上上，球球的的直直径为径为IN。图图5-7 余余弦弦辐辐射射体体发发光强度的空间分布光强度的空间分布 余余弦弦辐辐射射体体在在和和法法线线成成任任意意角角度度方向的方向的光亮度光亮度L：=常数常数结结论论：余余弦弦辐辐射射体体各各方方向向的的光光亮度相同亮度相同第二十二页，本课件共有81页 漫漫透透射射体体和和漫漫反反射射体体受受光光照照射射经经透透射射或或反反射射形形成成的的余余弦弦辐辐射射体体。乳乳白白玻玻璃璃是是漫漫透透射射体体，其其经经光光照照射射后后透透射射光光强强度度分分布布如如图图(a)所所示示；硫硫酸酸钡钡涂涂层层表表面面是是
21、典典型型的的漫漫反反射面，其反射光强度分布如图射面，其反射光强度分布如图(b)所示。所示。余余弦弦辐辐射射体体可可能能是是自自发发光光面面，如如绝绝对对黑黑体体、平平面面灯灯丝丝钨灯等，也可能是钨灯等，也可能是透射或反射体透射或反射体。INI(a)INI(b)第二十三页，本课件共有81页 一一般般的的漫漫反反射射表表面面都都近近似似地地具具有有余余弦辐射特性。弦辐射特性。余余弦弦辐辐射射体体向向平平面面孔孔径径角角为为U的的立立体体角角范范围围内内发发出出的的光光通通量：量：（5-26）（5-27）余余弦弦辐辐射射体体向向2立立体体角角空空间间发发出出的的总总光通量光通量 余弦辐射体余弦辐射体
22、的光出射度为的光出射度为（5-28）第二十四页，本课件共有81页第三节第三节 成像系统像面的光照度成像系统像面的光照度一、轴上像点的光照度一、轴上像点的光照度 若若物物被被看看做做是是余余弦弦辐辐射射体体，则则微微面面积积dA向向孔孔径径角角为为U的的成成像光学系统发出的光通量像光学系统发出的光通量为：为：从出瞳入射到像面从出瞳入射到像面dA微面积上的光通量为微面积上的光通量为第二十五页，本课件共有81页当系统满足正弦条件时，当系统满足正弦条件时，若光学系统的若光学系统的光透射比为光透射比为，则，则轴上像点的光照度为：轴上像点的光照度为：（5-29）（5-30）像像 面面 轴轴 上上点点 照照
23、 度度 公公式：式：第二十六页，本课件共有81页二、轴外像点的照度二、轴外像点的照度 轴轴外外点点M的的像像方方视视场场角角轴轴外外像像点点M的的主主光光线线和和光光轴轴间间的的夹夹角。角。当当UM较小时较小时在物面亮度均匀的情况下，轴外像点在物面亮度均匀的情况下，轴外像点M的照度为：的照度为：的的存存在在使使轴轴外外点点的的像像方方孔孔径径角角UM比比轴轴上上点点的的像像方方孔孔径径角角小小。在在物物面面亮亮度度均均匀匀的的情情况况下下轴轴外外像像点点的的照照度比轴上点低度比轴上点低（5-31）出瞳直径出瞳直径像面到出瞳的距离像面到出瞳的距离第二十七页，本课件共有81页（5-32）轴轴外外像
24、像点点的的光光照照度度随随视视场场角角的的增增大大而而降降低低。表表5-2给给出出了了对对应应于于不不同同视视场场角角的的轴轴外外像像点点照照度度降降低低的的情情况况。此此表表仅仅适适用用于于图图5-9所所示示的的情情况况。若若光光阑阑位位置置与与之之不不同同，则则主主要要考考虑虑入入射射光光瞳瞳的的位位置置，即物面上入射光束的孔径角所形成的光能量。即物面上入射光束的孔径角所形成的光能量。第二十八页，本课件共有81页第二十九页，本课件共有81页三、光通过光学系统时的能量损失三、光通过光学系统时的能量损失 引起光能引起光能损损失的因素失的因素 （1）几何遮）几何遮拦拦 （2）透明介质折射界面的光
25、反射与介质的吸收；透明介质折射界面的光反射与介质的吸收；（3）反射面对光的透射和吸收等。）反射面对光的透射和吸收等。反反射射比比反反射射光光通通量量与与入入射射光光通通量量之之比比，由由光光的的电电磁磁理理论论（详详见见第十一章）可以导出：第十一章）可以导出：1、光在两透明介质界面上的反射损失、光在两透明介质界面上的反射损失（5-33）经入瞳进入的光通量经入瞳进入的光通量入射角入射角 常用常用透射比透射比来衡量光学系统中光能损失的大小。来衡量光学系统中光能损失的大小。由出瞳出射的光通量由出瞳出射的光通量折射角折射角当当光光垂垂直直或或以以很很小小的的入入射射角角入入射射，并再考虑折射定律并再考
26、虑折射定律（5-34）计计 算算 表表 明明，当当n1.6，i45时时，取取=0.06计计 算算 已已足足够够准准确确。在在实实用用光光学学系系统统中中，i45的情况很少见。的情况很少见。第三十页，本课件共有81页 一一个个光光学学系系统统，有有N1个个空空气气-冕冕牌牌玻玻璃璃界界面面，有有N2个个空空气气-火火石石玻玻璃璃界界面面。在在只只考考虑虑反反射射损损失失的的情情况况下下，由由系系统统出出射射的的光光通通量量可可用用下下式计算：式计算：反反射射的的光光能能除除造造成成光光学学系系统统的的光光能能损损失失外外，还还在在像像面面上上形形成成杂杂散散光光背背景景，从从而而降降低低像像的的
27、对对比比度度。降降低低反反射射损损失失的的方方法法是是在在玻玻璃璃元元件件的的表表面面镀镀增增透透膜膜。常常用用的的增增透透膜膜有有二二氧氧化化硅硅（SiO2）、氧氧化化钛钛（TiO2）、氟化镁（氟化镁（MgF2）等。）等。（5-35）空气空气-冕牌玻璃冕牌玻璃反射比反射比空气空气-火石玻火石玻璃反射比璃反射比第三十一页，本课件共有81页2、介质吸收造成的光能损失、介质吸收造成的光能损失 光光通通量量为为的的光光束束通通过过厚厚度度为为dl的的薄薄介介质质层层，被介质吸收的光通量被介质吸收的光通量d与与和和dl成正比，即成正比，即（5-36）光通过厚度为光通过厚度为l的介质层后的光通量，由积分
28、上式求得的介质层后的光通量，由积分上式求得第三十二页，本课件共有81页令令P=e-k，代代表表光光通通过过单单位位厚厚度度1cm介介质质层层时时出出射射光光通通量量与入射光通量之比，称之为介质的与入射光通量之比，称之为介质的透明率透明率（5-37）（5-38）入射光入射光通量通量吸吸收收造造成成的的光光通量损失为：通量损失为：（5-39）对对于于光光学学系系统统，介介质质的的厚厚度度可可取取为为元元件件的的中中心心厚厚度度d。对对于于多多元元件件系系统统，取同种材料元件中心厚度之和作为取同种材料元件中心厚度之和作为l，则有，则有（5-40）P P1 1、P P2 2、为为各各种材料的透明率种材
29、料的透明率d1、d2、为为相相应应材材料料元元件中心厚度之和件中心厚度之和第三十三页，本课件共有81页反射元件对光的透射和吸收，使反射面的反射比反射元件对光的透射和吸收，使反射面的反射比y-y0时时，用用式式（5-71）计计算算：反反之之，用用式式（5-72）计算。计算。第七十一页，本课件共有81页 亮度纯度亮度纯度 颜颜色色的的纯纯度度也也可可用用该该颜颜色色所所包包含含的的光光谱谱色色的的光光亮亮度度与与该该颜颜色色的的总总光光亮亮度度比值来表示，称做比值来表示，称做亮度纯度亮度纯度，以，以PC表示。表示。（5-74）颜色中光谱色的亮度因数颜色中光谱色的亮度因数（5-73）由前面的讨论知，
30、颜色的由前面的讨论知，颜色的Y刺激值与颜色的亮度成正比，故有刺激值与颜色的亮度成正比，故有该颜色的亮度因数该颜色的亮度因数刺激纯度刺激纯度而而 颜颜色色纯纯度度和和颜颜色色饱饱和和度度大大致致对对应应。说说大大致致对对应应是是因因为为在在色色品品图图不不同部位上颜色纯度相同时饱和度可能稍有差异。同部位上颜色纯度相同时饱和度可能稍有差异。第七十二页，本课件共有81页 193lCIE-RGB和和1931CIE-XYZ标标准准色色度度学学系系统统的的基基本本数数据据都都是是从从莱莱特特和和吉吉尔尔德德2视视场场的的实实验验数数据据换换算算求求得得的的，因因此此它它们们只只适适用小视场（用小视场（4）
31、情况下的颜色标定。）情况下的颜色标定。二、二、CIE1964补充标准色度学系统补充标准色度学系统 为为适适应应大大视视场场情情况况下下颜颜色色的的测测量量和和标标定定，1964年年CIE公公布布了了CIE1964补补充充色色度度学学系系统统。规规定定了了适适合合于于10视视场场使使用用的的CIE1964补补充充色色度度观观察察者者光光谱谱三三刺刺激激值值和和色色品品图图，见见图图5-21。色色度度计计算算方方法法与与1931CIE-XYZ系系统统完完全全相相同同，只只不不过过要要用用本本系系统统规规定定的的基基本本数据。数据。图图5-28 CIE1964补充标补充标准色度学系统色品图准色度学系
32、统色品图 为为了了与与1931CIE-XYZ系系统统相相区区别别，所所用用符符号号要要加加下下标标“10”。例例如如，三三刺刺激激值值表表示示为为X10、Y10、Z10；光光谱谱三刺激值表示为三刺激值表示为色品坐标表示为色品坐标表示为x10、y10、z10等。等。第七十三页，本课件共有81页 光光是是色色的的物物理理基基础础，光光源源照照明明是是呈呈色色不不可可缺缺少少的的条条件件。同同一一色色样样，在在不不同同光光源源照照明明下下，可可能能呈呈现现出出不不同同的的颜颜色色。为为了了统统一一颜颜色色测测量量，除除了建立标准色度学系统之外，还应对色度用照明光源作统一规定。了建立标准色度学系统之外
33、，还应对色度用照明光源作统一规定。三、三、CIE标准照明体和标准光源标准照明体和标准光源 人人们们观观察察颜颜色色，大大部部分分是是在在白白天天日日光光下下进进行行，测测色色也也应应在在这这样的照明条件下进行才符合实际。样的照明条件下进行才符合实际。但但日日光光有有早早-中中-晚晚变变化化、晴晴-阴阴-雨雨天天气气影影响响、地地域域的的差差别别，使使用用不不便便。需要照明效果和日光相同或接近的人工照明来代替。需要照明效果和日光相同或接近的人工照明来代替。CIE推推荐荐了了五五种种色色度度用用标标准准照照明明体体及及相相应应的的实实现现这这些些照照明明体体的的标准光源标准光源。照照明明体体是是一
34、一种种具具有有确确定定光光谱谱功功率率分分布布的的照照明明光光，光光源源则则是是实实在在的的物物理理辐辐射射体体。CIE所所以以规规定定标标准准照照明明体体是是因因为为测测色色照照明明的的关关键键是是照照明明光光的的光光谱功率分布，并且很少改变。而光源会随着技术进步不断更新。谱功率分布，并且很少改变。而光源会随着技术进步不断更新。第七十四页，本课件共有81页 CIE推荐的五种标准照明体为推荐的五种标准照明体为A、B、C、D和和D65。（1）标准照明体）标准照明体A（2）标准照明体）标准照明体B 具具有有热热力力学学温温度度为为2856K黑黑体体的的光光谱谱功功率率分分布布。实实现现A照照明明体
35、体的的光光源源是是色色温温为为2856K的的溴溴钨钨灯灯，称称做做标标准准光源光源A或或A光源。光源。具具有有相相关关色色温温为为4874K的的中中午午直直射射日日光光的的光光谱谱功功率率分分布布。标标准准照照明明体体B由由标标准准光光源源B实实现现。标标准准光光源源B由由A光光源源和和杰杰布布森森（K.S.Gibson）-戴戴维维斯斯（R.Davis）液液体体滤滤光光器器构构成成。液液体体滤滤光光器器由由装装在在透透明明玻玻璃璃槽槽中中的的B1和和B2两两种种液液体体组组成成，液液体体的的厚厚度度为为1cm，液液体体的的的的配方如表配方如表5-3所示。所示。第七十五页，本课件共有81页（3）
36、标准照明体）标准照明体C 具具有有相相关关色色温温为为6774K平平均均日日光光的的光光谱谱功功率率分分布布，有有接接近近阴阴天天天天空空光光的的颜颜色色。标标准准照照明明体体C由由标标准准光光源源C来来实实现现。标标准准光光源源C由由A光光源源和和另另一一种种杰杰布布森森一一戴戴维维斯斯液液体体滤滤光光器器构构成成。液液体体滤滤光光器器由由C1、C2两两层层各各为为1cm厚的液层组成，厚的液层组成，C1和和C2装在透明玻璃槽中，其配方如表装在透明玻璃槽中，其配方如表5-3所示。所示。第七十六页，本课件共有81页（4）标准照明体）标准照明体D65 具具有有相相关关色色温温为为6504K典典型型
37、日日光光的的光光谱谱功功率率分分布布，有有更更接接近近日日光光的的紫紫外外光光谱谱成成分分，能能更更好好的的代代表表日日光光。D65是是CIE推推荐荐优优先先使使用用的的标标准准照照明明体体。实实现现D65的的光光源源还还没没有有标标准准化化，尚尚处处于于研研究究阶阶段段。可可能能的的方方案案有有三三种种，即即高高压压氙氙灯灯加加滤滤光光器器、白白炽炽灯灯加加滤滤光光器器、荧荧光光灯灯。其中，第一种方案效果较好。其中，第一种方案效果较好。（5）标标准准照照明明体体D 代代表表除除D65而而外外的的所所有有典典型型日日光光，其其中中较较重重要要的的有有D55和和D75等，均用在特殊场合，这里不一
38、一介绍。等，均用在特殊场合，这里不一一介绍。第七十七页，本课件共有81页 照照明明和和观观察察条条件件不不同同，会会使使同同一一色色样样呈呈现现的的颜颜色色有有所所不不同同。为为正正确确的评价颜色，照明和观察条件应统一。的评价颜色，照明和观察条件应统一。四、四、CIE关于照明和观察条件的规定关于照明和观察条件的规定 1、45/垂直（缩写为垂直（缩写为45/0，见图，见图(a)）样样品品被被一一束束或或多多束束光光照照明明，照照明明光光束束的的轴轴线线与与样样品品表表面面的的法法线线成成452角角。观观察察方方向向和和样样品品法法线线间间的的夹夹角角不不应应超超过过10。照照明明光光束束中中任任
39、一一条条照照明明光光线线与与光光轴轴的的夹夹角角不不得得超超过过8。观观察察光光束应遵守相同的限制。束应遵守相同的限制。2、垂直、垂直/45（缩写为（缩写为0/45，见图见图(b)）样样品品被被一一束束光光照照明明，该该光光束束的的轴轴线线与与样样品品表表面面法法线线之之间间的的夹夹角角不不而而超超过过10。在在与与法法线线成成452的的方方向向观观测测样样品品。照照明明光光束束的的任任一一照照明明光光线线与与光光轴轴的的夹夹角角不不应应超超过过8。观观察察光光束束亦亦应应遵遵守相同的限制。守相同的限制。(a)(b)第七十八页，本课件共有81页 3、漫射、漫射/垂直（缩写为垂直（缩写为d/0，
40、见图，见图(C)）样样品品用用积积分分球球漫漫射射照照明明，样样品品的的法法线线和和观观测测光光束束的的轴轴线线间间的的夹夹角角不不应应超超过过10。积积分分球球可可以以是是任任何何直直径径，只只要要开开孔孔部部分分的的总总面面积积不不超超过过球球内内反反射射面面积积的的10即即可可。观观测测光光束束中中任任一一观观测测光光线线与与观观测测光光轴轴间间的夹角不应超过的夹角不应超过5。4、垂直、垂直/漫射（缩写为漫射（缩写为0/d，见图，见图(d)）样样品品被被一一束束光光照照明明，该该光光束束的的轴轴线线与与样样品品表表面面法法线线间间的的夹夹角角不不应应超超过过10。用用积积分分球球收收集集
41、样样品品反反射射光光通通量量。照照明明光光束束中中任任一一光光线线与与其其光光轴轴的的夹夹角角不不应应超超过过5。积积分分球球可可以以是是任任何何直直径径的的，只只要要开开孔孔部部分分的的面面积积不超过球内反射面积的不超过球内反射面积的10即可。即可。(c)(d)第七十九页，本课件共有81页关于关于“积分球积分球”（integrating sphere）积积分分球球具具有有高高反反射射性性内内表表面面的的空空心心球球体体。用用来来对对处处于于球球内内或或放放在在球球外外并并靠靠近近某某个个窗窗口口处处的的试试样样对对光光的的散散射射或或发发射射进进行行收收集集的的一一种种高高效效率器件。率器件。球上的小窗口球上的小窗口可以让光进入并与检测器靠得较近。可以让光进入并与检测器靠得较近。积积分分球球又又称称为为光光通通球球，是是一一个个中中空空的的完完整整球球壳壳。内内壁壁涂涂白白色色漫漫反反射射层层，且且球球内内壁壁各各点点漫漫射射均均匀匀。光光源源S在在球球壁壁上上任任意意一一点点B上上产产生生的的光光照照度度是是由由多次反射光产生的光照度叠加而成的。多次反射光产生的光照度叠加而成的。第八十页，本课件共有81页感谢大家观看第八十一页，本课件共有81页