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光源的光譜特性及其與顏色的關系

文章出處:www.zhinenggong.cn 人氣:2314發表時間:2022-11-01

不同的光源具有不同的光譜特性,不同光源的光譜特性就會產生不同的顏色。本文簡要介紹了光源的光譜特性及其與顏色的關系。


全波段光譜分布圖


光源光譜特性

所謂光源,即以可見光為主要成分的物理輻射體。

光源的種類很多,一般將其分為兩大類:自然光源和人造光源。自然光源和人造光源大多是復色光,通常其中各單色光的能量比例是不同的,即復色光的輻射能量隨波長而變化。將這種輻射能量隨波長變化的函數關系稱為光源的光譜功率(能量)分布。

其中線狀光譜,它由若干條明顯分隔的細線組成,如低壓鈉燈發出的光線就是由波長為589.0nm和589.6mm的兩條黃色光線構成的。帶狀光譜,由一些分開的譜帶構成,每個譜帶又包含許多緊靠的譜線,如碳弧和高壓汞燈就屬于這種分布。連續光譜,它包含一定范圍內所有波長的輻射譜線,且能量隨波長平滑變化。所有熱輻射光源都屬于這種情況,如日光和白熾燈光等,這是光源中常見的一種分布?;旌瞎庾V,是前述光譜的組合,日常生活中常用的熒光燈就屬于這種分布。


常見光源的光譜能量分布曲線


光源光譜特性與顏色的關系

光源所發光中,各種波長和強度的單一光譜都對人眼形成一定的顏色視覺,而所有這些各自的顏色視覺綜合在一起(當然人眼的視覺神經及大腦具有這種綜合功能),便是這個光源給人的顏色感覺,即光源光的顏色。

不同的光源之所以看上去顏色不同,如白熾燈看上去比熒光燈偏紅,其根本原因就在于它們的光譜功率分布不同。反過來可以講,光源的光譜功率分布決定了它的顏色。在人眼視覺感知的前提下,研究光源的顏色問題就成為研究其光譜功率分布的問題。但在色度學研究中,主要關心的是光譜功率分布的相對值而不是絕對值。通常用相對光譜功率分布(簡稱相對能量)表示光源的光譜能量與波長間的關系。

上圖為常見光源的光譜能量分布曲線。白熾燈在長波的紅色段相對輻射能量高,因而看上去顏色偏紅;而熒光燈在藍、綠色波段相對輻射能量較高,紅色波段的相對輻射能量較低,因而看上去呈藍白;日光光譜則相對比較均衡,在可見光范圍內能量起伏不大。

日光的光譜沒有人造光源穩定,不同氣候下、不同時間,它的相對光譜功率分布曲線的形狀是不同的,如圖下圖所示。這就是為什么早晚看到的是紅霞,正午看到的是通常所說的白光。

由于無光就無色,又由于一般的物體本身并不發光,所以,光源的光不僅形成自身的顏色,而且也是不發光的透射和反射物體透射或反射光的源泉。照明光源中沒有的光譜,物體透射或反射的光中就一定缺失這種光譜及其顏色成分。因此,光源的光譜能量特性對其他物體顏色的形成也具有重要的作用。

在色彩管理技術中,光源(光譜能量分布)的選擇成為確定顏色的首要問題。但是照射光的特性(光譜能量分布)只是顏色形成的一種因素。而物體本身的光譜吸收、反射、透射特性也是其形成顏色的一個重要因素。


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