光、顏色與視覺的基本知識

　　一、光的特性和基本量

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　　1.光是以電磁波形式傳播的輻射能。波長為380～780nm的輻射是可見光(見圖15-1)。lnm=10-9m。

　　2.不同波長的光在視覺上形成不同的顏色，單色光是單一波長的光，如700nm的單色光呈紅色;復(fù)合光是不同波長混合在一起的光。

　　3.人眼對不同波長的單色光敏感程度不同，在光亮環(huán)境中人眼對555nm的黃綠光最敏感;在較暗的環(huán)境中對507(510)nm的藍(lán)綠光最敏感。

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　　常用光度量有光通量、發(fā)光強度、照度、亮度。

　　1.光通量

　　光通量是根據(jù)輻射對標(biāo)準(zhǔn)光度觀察者的作用導(dǎo)出的光度量，符號是φ，單位是流明(lm)。光源在整個空間發(fā)出的光通量叫總光通量。40W白熾燈的光通量約為350lm，36W T8型熒光燈光通量約為3350lm，比白熾燈高8倍多。

　　2.發(fā)光強度

　　⑴立體角：球面面積和球心O形成的角度叫立體角，符號Ω，單位是球面度(sr)。

　　⑵發(fā)光強度

　　光源在給定方向上的發(fā)光強度是光源在這一方向立體角dΩ內(nèi)傳輸?shù)墓馔�量dφ與該立體角之比，符號為I，單位是坎德拉(cd)。

　　發(fā)光強度表征光源或燈具發(fā)出的光通量在空間的分布密度。一個白熾燈泡點亮后向四周發(fā)出光通量，它的各個方向發(fā)光強度大致相等;如果加上一個向下反射的燈罩，向下的發(fā)光強度增加，向上的發(fā)光強度減少，從而使光能充分地利用。例如一個40W的白熾燈平均光強為28cd，加上一個搪瓷燈罩后，正下方光強增加到70～80cd。

　　3.照度

　　表面上一點的照度是入射在包括該點面元上的光通量dφ和該面元面積dA之比，符號是E，單位是勒克斯(lx)。照度和距離的平方成反比。

　　照度是被照面單位面積上接受光通量的多少。夏季中午日光下，地平面上的照度可達(dá)105lx。40W白熾燈臺燈下，桌面上平均照度約為200～3001x。

　　在英制單位，照度單位是英尺坎德拉(fc)，由于lm2=10.76ft2，所以lfc=10.761x。

　　4.發(fā)光強度和照度的關(guān)系

　　如果以球面為被照面，光線垂直于被照面時，被照面上的照度與光源的發(fā)光強度成正比，與距離的平方成反比。

　　5.亮度

　　發(fā)光面或反光面在單位面積上的發(fā)光強度，符號Lα，單位是坎德拉每平方米(cd/m2)。

　　1坎德拉每平方米也叫尼特(nt，nit)。

　　亮度的單位還有熙提sb，阿熙提(asb)，它們的關(guān)系是：lsb=1cd/1cm2，lsb=104nt，lasb/π=1nt

　　太陽的亮度為20萬sb，白熾燈絲的亮度為300～500sb，40W熒光燈亮度為0.8～0.9sb，無云藍(lán)天的亮度為0.2～2.0sb。

　　6.照度和亮度的關(guān)系

　　某發(fā)光面在被照面形成的照度和發(fā)光面的亮度成正比，與發(fā)光面在被照面上的立體角投影成正比，上式也叫立體角投影定律。