工程光学 第五章 光度学和色度学基础PPT.pptx

工程光学第五章 光度学和色度学基础辐射量和光学量及其单位光传播过程中光学量的变化规律成像系统像面的光照度颜色的分类及其表现特征颜色混合及格拉斯曼颜色混合定律颜色匹配色度学中的几个概念颜色相加原理及光源色和物体色的三刺激值CIE标准色度学系统均匀颜色空间及色差公式第一节 辐射量和光学量及其单位辐射量：纯粹的物理量；光学量：视觉感受来度量可见光。一. 辐射量辐射能: 反射、传输、接收的能量，单位焦耳。 （ ）2. 辐通量：单位时间内的辐射能，单位瓦特。3. 辐出度：辐射源单位发射面积发出的辐通量。4. 辐照度：辐射照射面单位受照面积上接收的辐通量。5. 辐强度：点辐射源在单位立体角发出的辐通量。6. 幅亮度： 发光源的元面积在 方向的辐量度为该辐射面在垂直于该方向的平面上的单位投影面积在单位 立体角内发出的辐通量。 二. 光学量与辐射量相对应，有以下的光学量（下标V）光通量，单位流明；对人眼刺激程度，（辐通量）光出射度；（辐出度）光照度；（辐照度）发光强度；（辐强度）光亮度。（辐亮度）发光强度的单位为坎德拉，是国际单位制七个基本量之一，规定为：一个光源发出频率为540*1012Hz的单色光，在一定方向的辐射强度为：1/683W/sr, 则该方向上的发光强度为1坎。2. 光学量和辐射量间的关系在很小的波长范围内：在整个可见光谱范围内：第二节 光传播过程中光学量的变化规律一. 点光源在与之距离为r处的表面形成的照度点光源在被照表面形成的照度与被照面到光源距离的平方成反比—照度平方反比定律。二. 面光源在与之距离为r处的表面上形成的照度三. 单一介质元光管内光亮度的传递两个面积很小的截面构成的直纹曲面包围的空间就是一个元光管。光在元光管传播，无光能损失。所以，光在元光管内传播，各截面上的光亮度相同四. 光束经截面反射和折射后的亮度根据反射定律可得：反射光束的亮度等于入射光束亮度与界面反射比之积。根据上图可得：根据折射定律可得：所以：折射光束的亮度与界面的反射比和界面两边介质的折射率有关。如果界面反射损失可以忽略，则：光束经理想折射，光亮度也会产生变化。五. 余弦辐射体发光强度空间分布可用下式表示的发光表面：余弦辐射体在各方向的光亮度相同：余弦辐射体可能是发光面，也可能是投射或反射体乳白玻璃漫反射面余弦辐射体向平面孔径角为U的立体角范围内发出的光通量：余弦辐射体的光出射度为：第三节 成像系统像面的光照度一. 轴上像点的光照度轴上像点的照度与孔径角正弦的平方成正比，与线放大率的平方成反比。二. 轴外像点的光照度轴外像点的光照度随视场角的增大而降低。三. 光通过光学系统时的能量损失透明介质折射界面的光反射、介质对光的吸收、反射面对光的透射和吸收都会造成光能损失。1. 光在两透明介质界面上的反射损失1. 光在两透明介质界面上的反射损失这种情况下，反射比只与两边介质的折射率有关。反射光造成光能损失，在像面上形成杂散光，降低了像的对比度。降低反射损失的方法是在玻璃元件的表面镀增透膜。2. 介质吸收造成的光能损失光通过厚度为l的介质后的光通量为：光束通过多元件系统后的光通量：3. 反射面的光能损失4. 光学系统的总透射比第四节 颜色的分类及其表现特征一. 颜色及其分类颜色是一种和物理、生理以及心理学有关的复杂现象，是不同波长可见光辐射作用于人的视觉器官所产生的心理感受。彩色和非彩色光源色、物体色、荧光色第四节 颜色的分类及其表现特征二. 颜色的表观特征明度、色调和饱和度。明度：明亮程度，与光亮度等有关；色调：何种颜色；饱和度：颜色的浓淡程度。非彩色没有色调的区分，饱和度等于零，只有明度的差别。第五节 颜色混合及格拉斯曼颜色混合定律色光混合（加混色）色料混合（减混色）格拉斯曼颜色混合定律（色光混合）：（1）人的视觉只能分辨颜色的三种表观特征变化；（2）两种颜色混合，如果一种颜色成分连续变化，混合色的外貌也连续变化。互补色（混合产生白色或灰色，混合色的色调决定于两颜色的比例）（3）颜色外貌相同的光，在颜色混合中是等效的。（4）混合色的亮度等于各色光亮度之和。第六节 颜色匹配一. 颜色匹配和颜色匹配实验通过改变参加混色的各颜色的量，使混合色与指定颜色达到视觉上相同的过程---颜色匹配1. 颜色转盘法简单易行难以定量实验2. 色光混合匹配实验a）b）二. 颜色方程式R量的红颜色（R）、G量的绿颜色（G）和B量的蓝颜色（B）混合，正好和颜色（C）相匹配。颜色的量可能为负值。第七节 色度学中的几个概念一. 颜色刺激能够引起颜色知觉的可见辐射的辐射量---颜色刺激颜色刺激函数（纯物理量）：二. 三原色通常选用红、绿、蓝作为三原色。（1）几乎可以匹配所有的颜色；（2）人眼视网膜上的锥细胞对这三种颜色敏感。第七节 色度学中的几个概