光与颜色的基本概念
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本章主要介绍了光与颜色的基本概念： 1、基本光度单位及其应用 2、材料的光学性质 3、颜 色 4、光源的色温和显色性
1、基本光度单位及其应用
光环境的设计和评价离不开 定量的分析和说明，需要借助一 些物理光度量来描述光源与光环 境的特征。
常用的光度量有：光通量、 照度、发光强度和亮度
1、基本光度单位及其应用
解：直径D=100cm=1m 球的表面积为S=4πR^2=π×D^2=πm^2 透过乳白色玻璃球形灯罩的光通量 Φ=100lm
这圆表面上各点照度为：
E
d dA
D2
100
31.83lx
1.4 发光强度和照度的关系
• 以一个点光源为例，寻找发光强度和照度 的关系；
• 右图a所示，表面 距点光源O分别为 ，具有 相同的立体角，光通量相同，发光强度也 就相同。而表面积之比 ，它们的照度随着 面积增大而减少。
E
d dA
I r2
cos i
543.5 42
34lx
【例题】辐射波长为555nm的单色光 源，其辐射功率为10W，求离光源2m 处的照度。
解：A :
Kme, 683lm / w10w1 6830lm
B:
I
d d
6830
4
543.5cd
立体角
一个锥面所围成的空间部分称为“立体角”。
立体角是以锥的顶点为心， 半径为1的球面被锥面所 截得的面积来度量的，度 量单位称为 “立体弧度（sr）”。
d ds / r2
例题：发光强度就是给定光源在给定方向的立
体角元内传输的光通量除以该立体角元之商。
例题：某一光源在1sr立体角内均匀辐射出
100lm的光通量，试问发光强度单位是 cd ，
左图a所示，光线垂直入射
E A
A r2
I
表面A1、A2、A3 距点光源O 分别为r、2r、3r ，具有相 同的立体角，光通量相同， 发光强度也就相同。而表面 积之比1：4：9 ，它们的照 度随着面积增大而减少。
距离平方反比
定律wk.baidu.com
E I
右图所示
r2
（i为入射角）
某表面的照度E与光源在这方向的发光强度 成正比，与入射角 余弦成正比，与距光源 的距离 的平方成 反比。
A、700nm红光; B、510nm蓝绿光; C、580nm黄光;D、555nm黄绿光.
例题：下面关于光的阐述中，（ C ）是不正确的 。
A、光是以电磁波形式传播； B、可见光的波长范围为380~780 nm； C、红外线是人眼所能感觉到的； D、紫外线不是人眼所能感觉到的.
例题： 已知某种灯仅辐射出波长为555纳米的单色光，
并求出该立体角方向上的发光强度大小为100cd。
1.3 照度 对于被照面而言，单位面积上的光通量叫 照度，用来衡量它被照射的程度。
均匀照射
符号：E ，单位：勒克斯（lx ）， 阴天中午室外照度为8000～20 0001x；
晴天中午在阳光下的室外照度可高达80 000～120 000lx。
【例题】在一个直径为100厘米的乳白色 玻璃球形灯罩内表面上均匀落下100流明 的光通量，求灯罩内表面上各点照度。
1.1 光通量 1.2 发光强度 1.3 照度 1.4 发光强度和照度的关系 1.5 亮度 1.6 照度和亮度的关系
1.1 光通量
由于人眼对不同波长的电磁波具 有不同的灵敏度，不能直接用光源的 辐射功率或辐射通量来衡量光能量， 于是，引入光通量。
光通量就是人眼对光能量中的有 感觉的量。
光通量符号：Φ ，单位：流明(lm)。 计算公式：
【例题】辐射波长为555nm的单色光源，其辐射功率 为10瓦，试求： A、该单色光源辐射出的光通量； B、该单色光源辐射出的发光强度（它向四周均匀地发 射光通量）
C、距离它4米处的照度。
A:
解： Kme, 683lm / w10w1 6830lm
B:
I
d d
6830
4
543.5cd
C:
设其辐射通量为1瓦，则该灯对应的光谱光视效率Vλ
为 ，相1应的光通量为
68流3 明。
例题：已知钠灯发光波长为589nm，其辐射通量为 10.3w，求其发光通量。
解：λ=589nm，ν（λ）=0.769
589 68310.3 0.769 5410lm
例题：已知某种灯仅辐射出波长为555纳米的单色光，
式中
——波长为 的光谱辐射通量，w
—— 光谱光视效率，由教材P131图7-4中查得
——最大光谱光视效能，明视觉时为
建筑光学中，常用的光通量表示一个光源发出的光 能多少，是光源的一个基本参数。100W普通白炽 灯发出1250 lm的光通量，40W日光色荧光灯约发 出2400 lm的光通量。
例题：在光亮环境中，辐射功率相等的单色光看 起来（ D ）光最明亮。
波长（m）
单色辐射通量Φ （W）
光谱光视效 率ν
365
2.2
406
4.0
0.0007
436
8.4
0.0180
546
11.5
0.9841
578
12.8
0.8892
691
0.9
0.0076
总计
39.8
光通量Φ （lm）
1.9 103.3 7729.6 7773.7
4.7 15613.2
km V e, ()
683(40.0007 8.40.0180 11.50.984112.80.8892 0.90.0076) 15613.2(lm)
1.2 发光强度
光源向四周辐射光能量，单位立体角内 的光通量叫发光强度。
均匀照射
发光强度的符号 ，α表示发光强度与方向有关；
发光强度单位：坎德拉（cd ），
立体角
设其辐射通量为10瓦，则该灯对应的光谱光视效率Vλ
为 ，1相应的光通量为
6830 流明。
555 683101 6830lm
例题：已知500W 贡灯发出的单色光辐射通量值，试计 算其光通量。
km V e, ()
683(40.0007 8.40.0180 11.50.984112.80.8892 0.90.0076) 15613.2(lm)
和平面角的定义类似。平面角我们定义一段弧微 分dl 与其矢量半径r的比值为其对应的圆心角记作 dθ= dl/r；所以整个圆周对应的圆心角就是2π。
与此类似，定义立体角为曲面上面积 微元ds与其矢量半径的二次方的比值 为此面微元对应的立体角记作
ddθ=ds/drs^2/；r 2由此可得，闭合球面的立
体角都是4π。
1、基本光度单位及其应用
光环境的设计和评价离不开 定量的分析和说明，需要借助一 些物理光度量来描述光源与光环 境的特征。
常用的光度量有：光通量、 照度、发光强度和亮度
1、基本光度单位及其应用
解：直径D=100cm=1m 球的表面积为S=4πR^2=π×D^2=πm^2 透过乳白色玻璃球形灯罩的光通量 Φ=100lm
这圆表面上各点照度为：
E
d dA
D2
100
31.83lx
1.4 发光强度和照度的关系
• 以一个点光源为例，寻找发光强度和照度 的关系；
• 右图a所示，表面 距点光源O分别为 ，具有 相同的立体角，光通量相同，发光强度也 就相同。而表面积之比 ，它们的照度随着 面积增大而减少。
E
d dA
I r2
cos i
543.5 42
34lx
【例题】辐射波长为555nm的单色光 源，其辐射功率为10W，求离光源2m 处的照度。
解：A :
Kme, 683lm / w10w1 6830lm
B:
I
d d
6830
4
543.5cd
立体角
一个锥面所围成的空间部分称为“立体角”。
立体角是以锥的顶点为心， 半径为1的球面被锥面所 截得的面积来度量的，度 量单位称为 “立体弧度（sr）”。
d ds / r2
例题：发光强度就是给定光源在给定方向的立
体角元内传输的光通量除以该立体角元之商。
例题：某一光源在1sr立体角内均匀辐射出
100lm的光通量，试问发光强度单位是 cd ，
左图a所示，光线垂直入射
E A
A r2
I
表面A1、A2、A3 距点光源O 分别为r、2r、3r ，具有相 同的立体角，光通量相同， 发光强度也就相同。而表面 积之比1：4：9 ，它们的照 度随着面积增大而减少。
距离平方反比
定律wk.baidu.com
E I
右图所示
r2
（i为入射角）
某表面的照度E与光源在这方向的发光强度 成正比，与入射角 余弦成正比，与距光源 的距离 的平方成 反比。
A、700nm红光; B、510nm蓝绿光; C、580nm黄光;D、555nm黄绿光.
例题：下面关于光的阐述中，（ C ）是不正确的 。
A、光是以电磁波形式传播； B、可见光的波长范围为380~780 nm； C、红外线是人眼所能感觉到的； D、紫外线不是人眼所能感觉到的.
例题： 已知某种灯仅辐射出波长为555纳米的单色光，
并求出该立体角方向上的发光强度大小为100cd。
1.3 照度 对于被照面而言，单位面积上的光通量叫 照度，用来衡量它被照射的程度。
均匀照射
符号：E ，单位：勒克斯（lx ）， 阴天中午室外照度为8000～20 0001x；
晴天中午在阳光下的室外照度可高达80 000～120 000lx。
【例题】在一个直径为100厘米的乳白色 玻璃球形灯罩内表面上均匀落下100流明 的光通量，求灯罩内表面上各点照度。
1.1 光通量 1.2 发光强度 1.3 照度 1.4 发光强度和照度的关系 1.5 亮度 1.6 照度和亮度的关系
1.1 光通量
由于人眼对不同波长的电磁波具 有不同的灵敏度，不能直接用光源的 辐射功率或辐射通量来衡量光能量， 于是，引入光通量。
光通量就是人眼对光能量中的有 感觉的量。
光通量符号：Φ ，单位：流明(lm)。 计算公式：
【例题】辐射波长为555nm的单色光源，其辐射功率 为10瓦，试求： A、该单色光源辐射出的光通量； B、该单色光源辐射出的发光强度（它向四周均匀地发 射光通量）
C、距离它4米处的照度。
A:
解： Kme, 683lm / w10w1 6830lm
B:
I
d d
6830
4
543.5cd
C:
设其辐射通量为1瓦，则该灯对应的光谱光视效率Vλ
为 ，相1应的光通量为
68流3 明。
例题：已知钠灯发光波长为589nm，其辐射通量为 10.3w，求其发光通量。
解：λ=589nm，ν（λ）=0.769
589 68310.3 0.769 5410lm
例题：已知某种灯仅辐射出波长为555纳米的单色光，
式中
——波长为 的光谱辐射通量，w
—— 光谱光视效率，由教材P131图7-4中查得
——最大光谱光视效能，明视觉时为
建筑光学中，常用的光通量表示一个光源发出的光 能多少，是光源的一个基本参数。100W普通白炽 灯发出1250 lm的光通量，40W日光色荧光灯约发 出2400 lm的光通量。
例题：在光亮环境中，辐射功率相等的单色光看 起来（ D ）光最明亮。
波长（m）
单色辐射通量Φ （W）
光谱光视效 率ν
365
2.2
406
4.0
0.0007
436
8.4
0.0180
546
11.5
0.9841
578
12.8
0.8892
691
0.9
0.0076
总计
39.8
光通量Φ （lm）
1.9 103.3 7729.6 7773.7
4.7 15613.2
km V e, ()
683(40.0007 8.40.0180 11.50.984112.80.8892 0.90.0076) 15613.2(lm)
1.2 发光强度
光源向四周辐射光能量，单位立体角内 的光通量叫发光强度。
均匀照射
发光强度的符号 ，α表示发光强度与方向有关；
发光强度单位：坎德拉（cd ），
立体角
设其辐射通量为10瓦，则该灯对应的光谱光视效率Vλ
为 ，1相应的光通量为
6830 流明。
555 683101 6830lm
例题：已知500W 贡灯发出的单色光辐射通量值，试计 算其光通量。
km V e, ()
683(40.0007 8.40.0180 11.50.984112.80.8892 0.90.0076) 15613.2(lm)
和平面角的定义类似。平面角我们定义一段弧微 分dl 与其矢量半径r的比值为其对应的圆心角记作 dθ= dl/r；所以整个圆周对应的圆心角就是2π。
与此类似，定义立体角为曲面上面积 微元ds与其矢量半径的二次方的比值 为此面微元对应的立体角记作
ddθ=ds/drs^2/；r 2由此可得，闭合球面的立
体角都是4π。