光度学基本知识共70页文档
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光度学,色度学基础知识
光度学基本知识
即得
I cosα I ' cosα ' + 2 R R '2 4 I = 60cd , cosα = ; I ' = 48cd 6 12 cosα ' = 122 + 62 − 42 E=
(
R = 6, R' = 122 + 62 − 42
(
)
)
最后得
60 × 4 48 × 12 E= + = 1.385lx 3 3 6 164
其中 :[C]——某一特定颜色 , 即被匹配的颜色 ; [R]、[G] 、[B]——红、绿、蓝三原色 ; r 、 g 、 b ——红、绿、蓝二原色的比例系数 , 以表示相对刺激量 ; ≡——表示匹配关系 , 即在视觉上颜色相同 , 而不是指能量或光谱成分相同
三原色系数相加等于 1, 即 r+g+b=1
饱和度= 单色光流明数/（单色光流明数+白光流明数）
明度 用它来标志颜色的明亮程度。用颜色的总流明数表示。 色调和饱和度合称色品，是颜色的色度学特征；亮度是颜色的光度学 特征。色调、饱和度和明度这三个感觉量一起决定了颜色的特征。
色度学基本知识
四、表色系统
表色系统可分为两大类。一类是以彩色的三个特性为依据 , 即按色 调、明度和饱和度来分类 ; 另一类是以三原色说为依据 , 即任一给定 的颜色可以用三种原色按一定比例混合而成。在此 , 简单介绍一下后 一类表色系统——三色分类系统。该系统是以进行光的等色实验结果 为依据、由三刺激表示的体系。用的最广泛的是 CIE 表色系统。 视觉器官对剌激具有特殊的综合能力 , 即无论受单一波长的单色光刺 激还是受一束包含各种波长的复合光剌激 , 眼睛都只产生一种颜色感 受。研究证明 , 光谱的全部颜色可用红、绿、蓝三种光谱波长的光按 不同比例混合而成。用不同比例的上述三种原色相加混合成一种颜 色 , 用颜色方程可表达为 [C]≡r[R]+g[G]+b[B]
视觉航标理论基础(光度学)
第二章 航标光学
对比度术语定义是指觉察到目标与不一致的 背景之间亮度差的能力，是基本的视觉要求。 对比度用下列方程表示：
C L0 LB LB
式中 L0—背景的亮（2）； —目标的亮度（2）
第二章 航标光学
第二章 航标光学
2.3 光的衰减 从理论，真空中传播的由直线光源（激光）
对航海者来说，视觉航标无论在白天或夜 间都受到气象和地理环境的综合影响，产生 各种观察因素。
第二章 航标光学
2.6.1气象能见度
气象能见度（V）定义为：日间，水平方 向，适当尺寸的黑色目标能被看见和识别的 最大距离；或者，夜间，当总照度达到正常 日间水平时，适当尺寸的黑色目标能被看见 的最大距离。它通常以千米或者海里表示。
或者灯光的海拔高度等因素的限制时，目标
或者光源能被看到的最大距离。表中的值可 用下式得出:
2.08 ( ho Hm)
第二章 航标光学
第二章 航标光学
2.7白天特性 2.7.1标志颜色 视觉标志几乎全部加上颜色，这有两个目 的。一是提高这一标志在白天的吸引力、能 见度，使航海者容易辨别位置，例如在岬角、 孤岛上面的白色大型灯塔等，即使从远方也 十分显眼。二是为传送航海信息而在视觉标
如果一闪光在某种条件下刚好被观测到，
而光强为的定光在相同距离、相同大气状况
下也刚好被观测到，那么，我们就说闪光具
第一章 光度学基本知识
二、的光通量与照度和光强的关系
第二章 航标光学
2.1阈值概念 在航标领域，依据某种信息识别出视觉航
标存在的最低界限，称为阈值。视觉航标中 常用的有照度阈值和对比度阈值。
第二章 航标光学
与LED有关的光度学、色度学基础知识
IEC:国际电工委员会
IEC是世界上成立最早的国际性电工标准化机构，负责 有关电气工程和电子忠诚领域中的国际标准化工作。
IEC的总部位于瑞士的日内瓦
2011-12-27
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色品图与色温
1931 CIE-XYZ系统色品图
此图是由1931CIE-RGB系统经线性变换后 获得。 此图是在广泛的实验基础上得到的平 均人眼颜色响应。
3、发光强度（Iv）： luminous intensity
光源在特定方向上单位立体角内所发射的光通量， 单位：cd（candela，坎德拉），lm/sr
4、光出射度（Mv）：单位面积光源发出的光通量，单位：lm/m 2 luminous exitance
5、光照度（Ev）：被照物体单位面积接收到的光通量， illuminance 单位：lux（勒克斯），lm/m 2
辐射度量与光度量的对应和转换
辐射量与光度量都是与能量有关的量。
辐射量是物理的、客观的，
辐射能与光
表示某辐射源客观上发射出的辐射能的大小；
光度量是生理的，主观的， 表示人的视觉系统主观上感受到的那部分光辐射能的强 度，只针对可见光范围内的辐射能量。
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辐射度量与光度量
1.0
相对光谱辐射功率
0.5
0
420 440 460 480 500 520 540 560 580 600 620 640 660 680
780
Δλ=30 nm
波长λ(nm)
Δλ=15 nm
单色LED相对光谱能量分布图
2011-12-27
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波长与光谱分布
光谱及相对光谱能量分布
《光度学基本知识》课件
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光的反射定律：光在两种介质的交 界面发生反射，入射角等于反射角
光的全反射定律：当光从一种介质进 入另一种折射率较大的介质时，如果 入射角大于临界角，光将全部反射回 原介质
光的反射定律：光在两种介质的界面上，从一种介质进入另一种介质时，会发生反射现象。
反射定律的内容：入射角等于反射角，即入射光线与反射光线在同一平面内，入射光线与反射 光线的夹角相等。
光的折射定律可以用斯涅尔定律来描述，即光在两种不同介质中的传播速度与介质的折射率成正比。
光的折射定律在实际生活中有很多应用，例如光学仪器、光纤通信等。 光的折射定律还可以用来解释一些自然现象，例如彩虹、海市蜃楼等。
光的吸收定律是光度学的基本定律之一，描述了光与物质相互作用的过程。 光的吸收定律表明，当光通过物质时，一部分光会被物质吸收，另一部分光会穿过物质。 光的吸收程度与物质的性质、光的波长、光的强度等因素有关。 光的吸收定律在光学、光电子学、光化学等领域有着广泛的应用。
光度学的基本应用
照明设计原则：满足视觉需求，提高工作效率 照明设计方法：根据空间功能、环境特点选择合适的照明方式 照明设计要点：考虑光源、灯具、照度、色温等因素 照明设计应用：办公室、商场、住宅、学校等不同场所的照明设计
曝光控制：通过调整光圈、快门速度和ISO值来控制曝光量
构图技巧：运用三分法、对称法、引导线等构图技巧来增强照片的视觉效果
投影仪：利用光 学原理，将图像 投影到屏幕上， 实现大屏幕显示
光度计：用于测量光强的仪器 光度计原理：利用光电效应，将光强转换为电信号 光度计分类：照度计、亮度计、色度计等 光度计应用：照明设计、摄影、电影制作等领域
光度学的未来发展
光度学基本知识
RHOCC天花板反射系数，RHOW墙壁反射系数，RCR房间系数
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室内灯具概算
平均照度=光源光通量×灯具数量×CU ×维护系数 /(长×宽) 灯具数量=平均照度×长×宽/(光源光通量× CU ×维护系数)
p/ 52
室内灯具概算
p/ 53
在报告的最后，会附上光强数据表。
p/ 54
投光灯 直角坐标配光曲线 等光强曲线
p/ 21
Type C
p/ 22
p/ 23
Type B
p/ 24
• B型坐标 • B型坐标系统的说明如图。极轴在水平方向。
水平半平面内的角度数据叫做H角度，到此 平面的垂直角度是V角度。使用（H，V）坐 标指示球面上的某点。 H 0 °在赤道圈上。 灯具口面通常瞄准点（0，0），并且V 0 °平 面垂直于灯具口面。H角度的范围是从-90 ° 至90 °。V角度范围从-180 °到180 °， -90 °将在最低点，90 °在最高点。泛光灯光度 数据通常使用Type B坐标系
p/ 25
p/ 26
Type A
p/ 27
• A型坐标 • A型坐标系统的说明如图。极轴在竖直方向。
竖直半平面内的角度数据叫做α角度，到此 平面的垂直角度是A角度。使用（A， α ） 坐标指示球面上的某点。 α 0 °在赤道圈上。 灯具口面通常瞄准点（0，0），并且α 0 °平 面垂直于灯具口面。 α角度的范围是从-90 ° 至90 °。A角度范围从-180 °到180 °， -90 °将在最低点，90 °在最高点。汽车车灯光 度数据通常使用Type A坐标系
型号 名称
A
直接型
B
半直接型
C
均匀扩散型
D
半间接型
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室内灯具概算
平均照度=光源光通量×灯具数量×CU ×维护系数 /(长×宽) 灯具数量=平均照度×长×宽/(光源光通量× CU ×维护系数)
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室内灯具概算
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在报告的最后，会附上光强数据表。
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投光灯 直角坐标配光曲线 等光强曲线
p/ 21
Type C
p/ 22
p/ 23
Type B
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• B型坐标 • B型坐标系统的说明如图。极轴在水平方向。
水平半平面内的角度数据叫做H角度，到此 平面的垂直角度是V角度。使用（H，V）坐 标指示球面上的某点。 H 0 °在赤道圈上。 灯具口面通常瞄准点（0，0），并且V 0 °平 面垂直于灯具口面。H角度的范围是从-90 ° 至90 °。V角度范围从-180 °到180 °， -90 °将在最低点，90 °在最高点。泛光灯光度 数据通常使用Type B坐标系
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Type A
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• A型坐标 • A型坐标系统的说明如图。极轴在竖直方向。
竖直半平面内的角度数据叫做α角度，到此 平面的垂直角度是A角度。使用（A， α ） 坐标指示球面上的某点。 α 0 °在赤道圈上。 灯具口面通常瞄准点（0，0），并且α 0 °平 面垂直于灯具口面。 α角度的范围是从-90 ° 至90 °。A角度范围从-180 °到180 °， -90 °将在最低点，90 °在最高点。汽车车灯光 度数据通常使用Type A坐标系
型号 名称
A
直接型
B
半直接型
C
均匀扩散型
D
半间接型
光度学基本知识-1
发光强度
发光强度I表示在指定方 向上光源发光的强弱，它 可用点光源在单位立体角 (dΩ)中发出的光通量(dΦ) 数值来量度， I= dΦ/ dΩ 发光强度I的单位为坎德 拉 (cd)。
立体角
• 立体角（Ω）是指顶 点在球心的一个锥体 所包围的那部分空间 的大小 .Ω=A/r2 锥 面在圆球上截得的面 积A与球半径r的平方 之比.单位是球面度 (Sr) .
光度学名词图解
光度学的基本知识
光的本质
• 光是指由光源发出的辐射能中的一部分，即能 产生视觉的辐射能，所以又称为“可见光”.光 是一种电磁波.将各种电磁波按波长依次展布起 来，就成为电磁波谱
太阳电磁波谱
• 电磁波谱 中可见光 段曲线俗 称为光谱 分布曲线
光度学
光度学是研究人眼感知光强弱的学科
光视效率函数
• 人眼能看见的可见光部分只是电磁波的一小段 （波长380nm～780nm） • 各个波长的光给人眼带来的“明亮”的感觉并 不一致 .CIE(国际照明委员会) 总结出了光视效 率函数
辐射通量
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（W）.
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Φ（λ）为： • 光通量(Φ)是每个波长光 通量的积分：
单位是流明（lm)
照度ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
• 照度是指受照面被照 明的程度，用落在受 照物体单位面积上的 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， 照度 E = dΦ/ dA 照度的单位为勒克斯 lx • 若光源光强为I与受 照面的距离为r, 则 E= I /r2 .
工程光学基础第5章光度学和色度学基础
D'
二. 轴外像点的光照度
出瞳 U'M
ω'
ω'
U'
M' 像面 A'
l'0
E' M
n' 2 n2
L sin 2
U'M
当U´M较小时，有
sinU ' M
tgU ' M
D' cos'
2 l'
D' cos2 '
2l'
sinU ' cos2 '
cos '
E' M
n' 2 n2
U’k
-U’zk
z’
l ’zk
l ’k
a. 轴上点远轴光线光路计算 sinI=(L-r)/sinU (当L1=∞时，U1=0,sinI1=h1/r1) sinI’=nsinI/n’ U’= U + I-I’ L’= r + rsinI’/sinU’ 过渡公式 Lk=L’k-1-dk-1
Uk=U’k-1 Nk=n’k-1
对于有k个折射面组成的光学系统，还存在逐次换面问题。
lk lk' 1 dk1 uk uk' 1 nk nk'
校对公式：h = l u = l ’ u’ 或者用
J = n’u’y’ = nuy
2.远轴光线的光路计算
入瞳
-U -Uz1
z
o1
-y1
-l z1 -l 1
出瞳
y’K
ok
580
V(λ )
0.00004 0.00012 0.0004 0.0012 0.0040 0.0116 0.023 0.038 0.060 0.091 0.139 0.208 0.323 0.503 0.710 0.862 0.954 0.995 0.995 0.952
光度学与色度学 1 光度学基础
发光效率 102 lm/W 发光效率 54 lm/W 发光效率 95 lm/W
发光效率（luminous efficiency)：光源发出的光通量÷光源输入效率 发光效能（luminous efficacy)：系统发出的光通量÷系统输入效率 引申：对植物的光效……
2. 光度量：发光强度
一个电珠，光通量一样，装于手电筒后，“效果”不同
最常见物体的颜色给人们的记忆以深刻的印象这个颜色变成了印象的固定特征一切人们经验所知的东西都是通过记忆颜色的眼睛去观察颜色恒常性是与物体的物理属性以及记忆色有一定的关系
光度学与色度学 第一章 光度学基础
物理与光电工程学院
黄曦
1. 辐射度量
为了对光辐射进行定量描述，需要引入计量光辐射的物理量。
对于光辐射的探测和计量，存在着辐射度单位和光度单位两套不同的体系。
即人眼对不同波长的辐射产生光感觉的效率。
K ( ) e
光谱光视效率
2. 光度量：光通量
平均人眼是什么意思?
平均人脸(●’◡’●)
2. 光度量：发光强度
相同功率，不同光源发出的光通量不同：
400 W 高压钠灯 光通量 48000 lm 400 W 高压汞灯 光通量 21600 lm 400 W 金卤灯 光通量 38000 lm
3. 人眼视觉特性：人眼构造
思考：上帝的眼睛 VS 达尔文的眼睛
/article-412311.html
科学知识 科学思维
3. 人眼视觉特性：黑白视觉特性
3.2.1 成像功能：自调焦的成像系统
3. 人眼视觉特性：黑白视觉特性
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60、人民的幸福是至高无个的法。— —西塞 罗
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❖ 知识就是财富 ❖ 丰富你的人生
71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、的法规，就是极端的不公。 ——西 塞罗 57、法律一旦成为人们的需要，人们 就不再 配享受 自由了 。—— 毕达哥 拉斯 58、法律规定的惩罚不是为了私人的 利益， 而是为 了公共 的利益 ；一部 分靠有 害的强 制，一 部分靠 榜样的 效力。 ——格 老秀斯 59、假如没有法律他们会更快乐的话 ，那么 法律作 为一件 无用之 物自己 就会消 灭。— —洛克
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❖ 知识就是财富 ❖ 丰富你的人生
71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、的法规，就是极端的不公。 ——西 塞罗 57、法律一旦成为人们的需要，人们 就不再 配享受 自由了 。—— 毕达哥 拉斯 58、法律规定的惩罚不是为了私人的 利益， 而是为 了公共 的利益 ；一部 分靠有 害的强 制，一 部分靠 榜样的 效力。 ——格 老秀斯 59、假如没有法律他们会更快乐的话 ，那么 法律作 为一件 无用之 物自己 就会消 灭。— —洛克