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第一章 光学基本知识 光学基本知识 剧场的演出效果，电视剧、电视广告的摄制、摄影，舞厅、卡拉0K厅中对灯光的要求是很讲究的。 了解灯光的有关知识，包括光的电磁波学说、光的传播规律、人眼与视觉对色彩的感觉等知识，以及对灯光的控制、布置和布光技巧等，是从事音视灯光技术者必须掌握的。 第一节 光 一、 光的电磁波学说 二 、光的光子学说 三 、光的性质 四、光的特性与人的视觉特性 一 光的电磁波学说 光的电磁波的学说： 光是一种电磁波，以电磁波的形式在空间传播，它与其他电磁波一样具有电磁波的一切特性。 光的电磁波学说 在电磁波谱中，波长以380～780nm的电磁波作用于人的视觉器官而产生视觉，这部分光叫可见光，电磁波谱的这一段称为光谱。 光的电磁波学说 电磁波从380nm向780nm增加时，光的颜色将从紫色开始，逐渐向蓝、绿、黄、红色转变。 光的电磁波学说 紫色光的光谱为380～430nm 蓝色光的光谱为430～450nm 绿色光的光谱为490～570nm 黄色光的光谱为570～600nm 红色光的光谱为630～780nm。 波长小于380nm是一个紫外波段 波长大于780nm是一个红外波段。 光的电磁波学说 习惯上将紫外光线、红外光线、可见光统称为光 光的电磁波学说 电磁波学说能很好地解释许多与光的传播有关现象，比如反射、折射、干涉、偏振等。 二 光的光子学说 光子学说: 光是以一份一份集中能量形式从辐射源发射，并向空间沿直线传播或与物质发生作用。这一份一份的光叫做光子。光子具有能量和动量，它在空间占有一定位置，并作为一个整体以光速在空间移动。光子与其他实物粒子不同的地方在于它没有静止质量。 三 光的性质 光既具有粒子性，又具有波动性，称为光的波粒二象性。 在发射和光的作用中，光主要表现为粒子性，而在传播现象中则主要表现为波动性。 四、光的特性与人的视觉特性 可见光的波长不同，人眼对其产生的颜色感觉也不同。 在白天，人眼对波长为555nm的黄绿光最敏感。波长偏离555nm越远，人眼对其感光的灵敏度越低。 光的特性与人的视觉特性 用来衡量电磁波所引起视觉能力的量，称为光谱光效能。任一波长可见光的光谱光效能与555nm光谱光效能之比，称为该波长的相对光谱效率V(λ)。 国际照明委员会(CIE) 正式推荐的光谱光效率V()的数值 第二节 光和色彩的作用 一 光热效应 二 光电效应 三 光的化学作用 四 光的发光作用 一 光热效应 当物质加热到一定温度时便会发光 光能被物质吸收后，也可以变为热能 因此在功率较大的照明装置中，热效应就成为一个工程问题，需要考虑加装散热装置和采取排热措施。 二 光电效应 光照射到某些物质上，这被照物质就会发射电子或发生电子迁移，如光电管与光电池，这种现象叫做光电效应。 光电效应中，在功率相同条件下，不同波长的光产生的效应也不同，也就是说，波长不同时光接收器的灵敏度不同，这种现象叫做光谱选择性。 三 光的化学作用 光能被某些物质吸收后，能产生化学反应，这就称做光化作用。 四 光的发光作用 光的发光作用是指某些物质在光的激发下成为新的光源，发射出可见光。 第三节 光学度量 一 光通量 二 发光强度 三 照度 四 亮度 一 光通量 光源在单位时间内向周围空间辐射出去的，并使人眼产生光感的能量，称为光通量，用符号Φ表示，单位为流明(lm)。 光通量 由于人眼对黄绿光最敏感，在光学中以它为基准作出如下的规定： 当发出波长为555nm黄绿色光的单色光源，其辐射功率为1w时，则它所发出的光通量为680lm。 由此，可得出某一波长的光源的光通量计算式如下： Φλ＝680V(λ)Pλ 式中Φλ ——波长为λ的光源的光通量(lm)； V(λ)——波长为λ的光的相对光谱光效率； Pλ ——波长为λ的光源的辐射功率(w)。 光通量 [例] 已知钠光灯发出波长为589nm的单色光，设其辐射功率为10.3w，试计算其发出的光通量。 [解] 从图1—3相对光谱光效率的曲线(实线)中可查得，对应于波长589nm的V(λ)=0.78，则钠光灯发出的光通量为： Φ＝680V(λ)Pλ=680×0.78×10.3＝5463.1(lm) 光通量 每消耗1w电功率所发出的光通量，称为发光效率，简称光效(lm/w)。 光通量 例如：一个普通40W白炽灯泡发出的光通量约为350 lm，一个40W直管型日光灯的光通量约为2000 lm。 二 发光强度 光源在空间某一方向上的光通量的空间密度，称为光源在这一方向上的发光强度，简称光强，符号为I，单位为坎德拉(cd)，过去称为烛