《光辐射与测量复习》PPT课件.ppt

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1、复习,题型,一、填空（共25小题25空，每空1分）二、名词解释（共4小题，每小题5分）三、简答题（共4小题，每小题5分）四、问答题（共2小题，7+8分）五、推导（共1小题，每小题10分）六、计算（共1小题，每小题10分）,、光辐射学所研究的光谱辐射谱域,紫外区：、真空紫外:1-280nm（杀菌区）、远紫外:280-315nm（保健区）、近紫外:315-380nm（光化学反应区）晒黑可见光区:380-780nm红外光区：、近红外:780-3103nm、中红外:3103-3104nm、远红外:3104-106nm,、光辐射测量所研究的范畴,辐射度学：研究有关射线、紫外辐射、可见光、红外辐射及其他电

2、磁辐射能量的计量学科。光度学：将可见光的能量与人眼对它的接收特性结合起来进行研究的计量科。色度学：研究颜色视觉机理、颜色测量的科学。,三、辐射强度:Ie,1、立体角:（）立体角是描述辐射能向空间发射、传播或被某一表面接收时的发散或会聚的角度。定义：以锥体的基点为球心做一球表面，锥体在球表面上所截取部分的表面积dS和球半径r平方之比定义式:=S/r2单位:球面度(Sr),、定义:在给定方向上的立体角元内，离开点辐射源（或辐射面元）的辐射通量除以该立体角。,、辐射强度：,、定义式:均匀辐射:、单位:瓦/球面度（W/Sr）、均匀点辐射源（各向同性）Ie不随方向变而变，故整个球面的辐射通量为：,1、定

3、义:辐射体单位元表面所辐射的通量2、定义式:均匀辐射:3、单位:w/m2,四、辐射出射度:Me,.定义:被辐射的单位元表面里入射或获得的辐射通量的多少.定义式:均匀辐射:.单位:w/m2,五、辐射照度:Ee,辐射出射度与辐射照度的区别：辐射出射度与辐射照度的表达式和单位完全相同区别在于:Me描写面辐射源向外发射的辐射特性(a)Ee描写辐射接受面所接受的辐射特性(b),光谱光视函数曲线:1.光谱光视效率V():设引起相同视觉的波长和波长为555nm的辐射通量分别为和555则视觉函数为:V()=555/是个无量纲的物理量,.物理意义:V()反映人眼对各种不同波长光的视觉灵敏度。将555nm所对应的

4、黄绿光波长的光谱光视效率值定为，为最大值；红光和紫光的光谱光视效率值最小；红外和紫外光的光谱光视效率值为。,1.光强定义:光源在指定方向上通过单位立体角内的光通量的多少2.光强公式:v=dv/d 发光均匀分布:v=v/3.单位:cd（坎德拉）,I,w,v=dv/d,光强：Iv,光亮度Lv1.定义:面光源在给定方向上，单位正投影面积的发光强度2.公式:光通量分布均匀：3.单位:cd/m2(坎德拉/平方米),1-6光源的颜色与色温,光源的颜色：（色表和显色性）.光源的色表:光源发光时，人眼直接看光源时光 源所呈现的颜色2.光源的显色性:某光源与标准光源分别照射同一 物体时,人眼所产生的颜色类别用显

5、色指数来定量描述。,色温与相关色温:.色温:Tc 待测辐射源在温度T时所呈现的颜色与某一温度Tc时的黑体颜色相同(色品相同)则称Tc为该辐射体光源的色温度，简称色温。Tc(单位:),距离平方反比定律.在rdA方向上的光强为:面积为dA的照度E为:而故 垂直于光线传播方向的被照元表面的照度与光强成正比，而与光源到被照元表面的距离平方成反比即为距离平方反比定律(图如下）,光电池的漂移现象：1.漂移现象:光电池在长期遮盖以后暴露在光线照射下,当受照面的照度不变时,在最初一段时间里光电池电流是逐渐变化的,有时上升有时下降;当照射一段时间后趋于稳定,这种现象称为光电池的漂移现象(光电池结构如图),2.漂

6、移现象的影响因素：受光面的照度:照度漂移;照度漂移不同颜色的光入射到光电池上时,漂移现象也不同漂移现象随光电池所处的温度的改变而改变,光电法测光强的方法与步骤：1.示意图如下：,2.测量原理：Ls照射硒(Se)光电池时有 电流表的读数为,Lx照射硒(Se)光电池时有 电流表的读数为,若 则有 即,3.测量步骤:按1中的示意图装好器材让Ls照射硒(Se)光电池,记下光电流读数A,此时的照度为:将光电池旋转,让Lx照射硒(Se)光电池调节,使光电流的大小值为A,此时的照度为:利用公式 计算出待测灯光强,举例：一圆盘型朗伯光源dA,半径为r,求在圆盘中心轴线上c处的光照度?如下图所示解：圆盘距离圆心

7、x处的照度dE为:,由图有:故 整个圆盘在c点处产生的照度E为：而 法线方向的光强,-理想积分球原理及光通量标准灯,理想积分球的条件：积分球的内表面为一完整的几何球面,半径处处相等球内壁是中性均匀漫射面，对各种波长的入射光线具有相同的漫反射比球内没有任何物体,光源也看作只发光而没有实物的抽象光源,2.积分球原理：设光源S直接在球内任一点建立的照度EA，在M处的照度为EMA处dS发生第一次漫射出度为：故由朗伯定律的特性知dS面的光亮度为：A处dS发生漫射在M处产生的二次照度为:,上式代入得 整个球面发生一次漫射在M处建立的二次照度为：类似分析为：二次漫射光线在M处建立的三次照度为：,同理：则M点

8、的总照度EM为:故用小挡屏挡住S直接射向M点的光线时，则E1=0,上式中r、均为常数,球壁上任何位置的E与光源S的总光通量总成正比,因此可以通过测量球壁上开的小窗口的照度来计算光源的总光通量总。原理:标准光源的光通量已知S,ES可测得,在待 测光源的EX测得后,即可用相对比较法测得 待测光源的总即为球型光度计测量光源总光 通量的原理。,-4 相对比较法测总光通量,测量前准备工作：1.在球内点燃一只白炽灯去潮气,使球内壁漫发射 稳定和预照光电池使其稳定2.测量时依次点燃标准灯和待测灯,相对比较法测量光源总光通量原理：装标灯在球心：装待测灯在球心：由/得：,若探测器在线性范围内工作,iE则有：is

9、、ix 分别为标灯和待测灯的电流可测出，s标灯的光通量已知,由上式便可得到待测灯的光通量x,若测出P灯或U灯、I灯,也可计算出灯的光效=/P电,测量步骤：把标准灯装在球心点燃5-10分钟,记下光电流is 后,把电源关掉,取下标灯装上待测灯点燃5-15分钟待其稳定后,记下光电 流ix、P灯（U灯、I灯）据x=(is/ix)s计算出灯的总光通量,并由=/P电算出待测灯的光效（注：应多次测量求 平均值）,4-1 棱镜的折射和色散,一、偏向角,当光线自空气射入三棱镜时，由于折射，出射光线将发生偏折。出射光线与入射光线之间的夹角称为偏向角，用 表示。对于同一种波长，只与入射角 i 有关。如图所示。,色散

10、现象：由复合光分解成单色光而形成光谱的 现象。由此可以制成单色仪，由单色 仪的分光作用可以测得光源的光谱功 率分布。产生色散的原因：白光是一种波长不同的复合 光，同一介质对于不同颜色的 光折射率不同。,四、棱镜的色散,（）准光镜系统 由准直光物镜L1和放在L1焦平面上的狭缝S组成。将来自光源S的复色光变成平行光。（）色散系统 平行光地照射在棱镜P的折射面A上，经棱镜的A、B两个折射面的折射，分解成沿不同方向传播的单色光。（）成谱系统 由物镜L2和在其焦平面上的像屏（或谱面）组成。物镜L2将沿不同方向的平行光会聚于焦平面上，从而获得一幅彩色光谱线图。,一、棱镜单色仪的结构和光路,1 线色散率:表

11、示在 附近,单位波长间隔内的两光线在谱面上的距离。由右图知 称为角色散率。,二、光谱仪的基本特性,角色散率：单位rad/nm：线色散率：单位mm/nm:,角色散率d/d，表示偏向角对波长的变化。在最小偏向角时（折射线平行于棱镜底边），可以导出：可见角色散率与折射率 n 及棱镜顶角 有关。结论：（1）大，d/d 大；600（2）n 大，d/d 大因此，增加角色散率 d/d 的方式有三：改变棱镜材料，玻璃比石英的折射率大，但玻璃只适于可见 光区；增加棱镜顶角，多选 600；增加棱镜数目，但由于设计及结构上的困难，最多用2个。,光谱分辨率定义为/d，表示波长为和波长为+d的色光刚能分开的能力。对于某

12、一波长，其与相邻色光刚能分开的d越小，说明棱镜的光谱分辨能力越高。根据方孔衍射极限角分辨率d=d/a0，则棱镜的最大理论分辨率,即对应狭缝宽度趋近于零时，棱镜的最大理论分辨率和棱镜的尺寸以及棱镜材料的色散成正比。实际上，由于物镜有一定的像差以及要得到一定出射光能量，狭缝需要有一定的宽度，加上杂散光等的影响，实际单色仪的分辨率比Rmax小。,2.分辨本领,为棱镜材料色散率 t 为三棱镜底边长 为两条谱线的波长差,5-1 黑体及辐射定律,黑体:能在任何温度下,全部吸收任何波长的辐射的物体称为绝对黑体，简称黑体。黑体只是一种理想的模型。,黑体辐射：绝对黑体的辐射称为黑体辐射。,热辐射：任何物体，在高

13、于绝对零度时都会发射电磁波，若物体中的分子、原子是受热激发而发射电磁辐射现象称热辐射。,2、斯忒藩(Stefan)-玻耳兹曼定律,Stefan根据实验得得到黑体辐射出射度与温度之间的关系,称为斯忒藩-玻耳兹曼常数,物理意义:黑体在单位面积单位时间内辐射的总能量 与黑体温度T的四次方成正比。,例 由测量得到太阳辐射谱的峰值处在，计算太阳的表面温度和单位表面积上所辐射的功率；如太阳的辐射是常数，其直径，求太阳在一年内由于辐射而损失的质量。,解：,将太阳看作黑体,太阳的表面温度,太阳单位表面积上所辐射的功率即太阳辐出度,一年内辐射的能量,由,得,太阳的质量,该式的理论值与实验值符合得非常很好。但是，

14、该式要想成立，要想从理论上能够导出，能量只能取分立值，即能量是不连续的，并且能量的最小单元=h。这在当时是与经典物理学相矛盾的。,普朗克为了能从理论上将上式导出于是他提出了能量子假说。,（1）辐射物体中包含大量谐振子，频率为的电磁波是由频率为的振子发射的，这些振子的能量是取特定的分立值，2，3，n.,普朗克能量子假说,（2）存在着能量的最小单元，,能量子=h,h=6.6310-34焦耳 秒。称为普朗克常数,（3）振子只能一份一份地按不连续方式辐射或吸收能量,由普朗克能量子假说从理论上推导出黑体的单色辐出度为：,k、c分别是玻尔兹曼常数和光速。,普朗克假说不仅圆满地解释了黑体的辐射问题，还解释了

15、固体的比热问题。它成为现代理论的重要组成部分。,（1）较小时,得维恩公式,讨论：,（2）较大时,得瑞利金斯公式,普朗克能量子假说取得了圆满的成功。,一、光电效应,光电效应是入射光的光子与物质中的电子相互作用并产生载流子的效应。事实上，此处所指的光电效应是一种光子效应，也就是单个光子的性质对产生的光电子直接作用的一类光电效应。根据效应发生的部位和性质，习惯上又将其分为外光电效应和内光电效应。,外光电效应是指发生在物质表面上的光电转换现象，主要包括光阴极直接向外部放出电子的现象，典型的例子是物质表面的光电子发射。,内光电效应指发生在物质内部的光电转换现象，特别是半导体内部载流子产生效应，主要包括光

16、电导效应与光伏效应。,光生伏特效应：光照在半导体PN结或金属半导体接触上时，会在PN结或金属半导体接触的两侧产生光生电动势。,内光电效应又分为光电导效应和光生伏特效应。,光电导效应：半导体材料受光照后，由于对光子的吸收内部产生光生载流子引起载流子浓度增大，因而导致材料电导率增大而电阻减少的现象。可分为本征光电导效应与非本征光电导效应两种。,当光子能量大于材料禁带宽度时，把价带中电子激发到导带，在价带中留下自由空穴，从而引起材料电导率增加，即本征光电导效应。若光子激发杂质半导体，使电子从施主能级跃迁到导带，或从价带跃迁到受主能级，产生光生自由电子或自由空穴，从而增加材料电导率，即非本征光电导效应

17、。,二、光热效应,光热效应是物体吸收光，引起温度升高的一种效应。探测器件吸收光辐射能量后，并不直接引起内部电子状态的改变，而是把吸收的光能变为晶格的热运动能量，引起探测元件温度上升，并进一步使探测元件的电学性质或其他物理性质发生变化的现象。,探测体常用Pt、Ni、Au等金属和热敏电阻、热释电器件、超导体等。原则上，光热效应对光波波长没有选择性，但由于材料在红外波段的热效应更强，因而光热效应广泛用于对红外辐射、特别是长波长的红外线的测量，许多激光功率计常用该种类型的探测器。由于温升是热积累的作用，所以光热效应的速度一般比较慢，而且易受环境温度变化的影响。,6-1光电和热电探测器的特性,一、积分响

18、应度（或积分灵敏度）,积分响应度：探测器的输出Y和探测器的输入X之比，表示 探测器对连续辐射通量的反应程度。,定 义:S=Y/X,X入射的光辐射通量或光通量lmY探测器输出的电流或电压(V/A),单位:或,积分响应度表征探测器灵敏度的参量，它说明了在确定的入射光信号下，探测器输出有用电信号的能力。如使用波长为的单色辐射源，则为单色响应度。,二、光谱响应度分布,光谱响应度分布：将光谱响应度随波长的排列所画成的曲 线,称之为探测器的光谱响应度分布。,作 用:可以确度光电探测器所能探测到的波长范围 及长波限。,长波限0：长波长处响应度降低到最大值1/10处的波长，称为长波限。,相对光谱响应度：探测器

19、的光谱响应度与给定参考值之比。,Sm可以是S()的平均值、最大值或任意选定值。,外光电效应探测器探测到的波长极限01200nm光电管和光电倍增管只能对近红外、可见光、紫外光进行探测.中红外、远红外用对此波段灵敏的探测器进行探测。,四、最小可探测功率,最小可探测功率：指探测器对极微弱光的探测能力，又称为等效噪声功率。,如响应度S=100A/lm。无光照射时由于噪声I=0.01A，相当于110-4lm的光照射。所以小于110-4lm的光，就探测不到，其最小可探测功率是110-4lm。,量子效率：在某一特定波长上每秒钟产生的光电子数目与入射光量子数目之比。一般，小于1。对于有增益的光电探测器，如光电

20、倍增管（MPT）和雪崩光电二极管（APD），会远大于1。这时我们用增益或放大倍数这个参数。,（6）暗电流,定义：当光电倍增管完全与光照隔绝，在加上工作电压后，阳极仍有电流输出，输出电流的直流部分称为该管的暗电流，即由非光照因素引起的一切电流称为暗电流。引起暗电流有下列几方面的因素：,1)热发射2)极间漏电3)光反馈4)离子反馈5)场致发射6)其他原因,6-3 光导管和光电池,光电导效应：半导体材料受光照后，由于对光子的吸收内部产生光生载流子引起载流子浓度增大，因而导致材料电导率增大而电阻减少的现象。,利用具有光电导效应的材料（如硅、锗等本征半导体与杂质半导体，硫化镉、硒化镉、硫化铅等）可以制成

21、电导随入射光通量变化的器件，称为光导管或光电导器件或光敏电阻。,光敏电阻具有体积小，坚固耐用，价格低廉，光谱响应范围宽等优点。广泛应用于微弱辐射信号的探测领域。,原理：热电探测器是不同于光子探测器的另一类探测器。它是基于光辐射与物质相互作用的热敏效应制作的器件。这是一类研究得最早并且最早得到实际应用的探测器。优点：不需致冷在很宽的光谱波段有平坦的响应应用广泛,甚至在某些领域中它是光子探测器所不能替代的。缺点：探测率较低时间常量较大要同时获得灵敏度高、响应快的性能是困难的。,6-4 辐射热电偶和热电堆,1.热电偶的工作原理,塞贝克效应（Seebeck Effect）:两种不同材料或材料相同而逸出

22、功不同的物体，当它们构成回路时，如果两个接触点的温度不同，回路中就会产生温差电动势。,热电偶测温基本原理是将两种不同材料的导体或半导体焊接起来，构成一个闭合回路。当两个导体的二个连接点之间存在温差时，就会发生高电位向低电位放电现象，这种现象也叫热电效应。,3 热电堆探测器,为了减小热电偶的响应时间，提高灵敏度，常把辐射接收面分为若干块，每块都接一个热电偶，并把它们串联起来构成如图所示的热电堆。,要想使高速化和提高灵敏度两者并存，就要在不改变热阻的情况下减小热容。热阻由导热通路长和热电堆数目以及膜片剖面面积比决定。则要减小多晶硅间隔，减小膜厚度。,若用光功率谱连续分布的白炽灯作光源，使用光辐射热

23、电偶作为探测器，则有光电流：,若用光功率谱连续分布的白炽灯作光源，使用选择性探测器，其它不变，则有光电流：,上两式相比有：,若用光功率谱连续分布的白炽灯作光源，使用光辐射热电偶作为探测器，则有光电流：,2、相对比较法测量选择性探测器光谱响应度,四、测量过程和步骤,功率相同的不同波长的单色辐射入射于探测器光敏面，其偏置电路输出值与入射功率的关系为光敏电阻的光谱响应。1、打开系统的总电源。2、将已知光谱响应率的参考探测器放在出射狭缝口，在均匀辐射的单色光辐照下测量参考探测器的光电流it():,3、将参考探测器移去，并将被测探测器放在同一位置上，对被测探测器进行测量，得到其光电流Ix(),4、由于在

24、同一测试条件下测量，P()相同，可得：,5、测量结束，关闭所有电源开关；整理实验仪器。绘出样品光谱响应特性曲线。,只要测出各波长的Is与Ix()值，就可求得代测探测器的光谱响应率值。,1801年由英国医生、物理学家托马斯杨提出，后由德国的生理、物理学家赫姆霍尔兹补充、验证。内容杨认为人的视神经只有感红、感绿、感蓝三种基本视神经，赫姆霍尔兹验证人的视网膜上有感红、感绿、感蓝三种细胞，感受的峰值为680nm,540nm,430nm。光谱的不同部分（不要求有连续光谱）引起三种细胞不同比例的兴奋，根据三种细胞不同比例的兴奋程度，人的大脑形成不同的色觉。三色学说建立在颜色混合的物理学规律基础上，能充分说

25、明颜色混合现象，是国际公认的色度学基础，彩色印刷、摄影、电视机都是三色学说基础上建立的。,一、光与视觉,1、杨亥姆霍兹三色学说,2、赫林的四色学说：1）视觉系统中有三种接收组织，即红-绿、黄-蓝、黑-白 组织。2）每一组织产生的是相互对抗（相反）的响应，输出大 的一方（颜色）就是最终的响应。3）亮度的感觉是由黑-白组织所提供的。4）最后的色感觉由两对响应的相对值函数来确定。,优点：能很好地解释颜色视觉的一些生理和心理现象，如红绿色盲、黄蓝色盲等现象。但是：没有办法解释三原色能产生一切颜色的现象。,现代神经心理学指出，视网膜中确实存在三种能感受不同波长光的锥体细胞对视网膜和神经传导通路研究中发现

26、神经系统可以发出三种反应：光反应（L）、红-绿反应（R-G）、黄-蓝反应（Y-B）。阶段学说把三色学说和四色学说统一在一起。,3、阶段学说,阶段学说认为颜色视觉过程可以分成几个阶段。第一阶段，视网膜的锥体感受是一个三色机制；第二阶段，在神经兴奋由锥体感受向视觉中枢的传导过程中，形成四色机制；最后阶段发生在大脑皮层的视觉中枢。在这里产生各种颜色感觉。,色彩的相貌，是色彩最基本的特征，也是色与色之间区分的最明显特征，即根本特征。可见光谱不同波长的辐射在视觉上就表现为不同的色调。色调由刺激人眼的光谱成分所决定光源的色调取决于辐射的光谱组成，可用光的波长或主波长表示物体的色调光源的光谱组成和物体表面选

27、择性吸收后所反射（透射）的各波长辐射的比例对人眼产生的感觉，由物体本身的化学结构所决定（固有色）人眼对色调的分辨力：可见光谱150种，非光谱约30种。,1、色调,人眼所感受到色彩的明暗程度。色彩的明暗取决于人眼所感受到的辐射的能量，可以用光的反射率或透射率来表示。各种色彩的明度取决于颜色对光的辐射能力。对于单色光来说，光线越强，其色彩越明亮就同一物体而言，反/透射的光通量越多，其颜色的明度越大同一色相的物体，颜色越接近白色，明度越大；越接近黑色，明度越小。在可见光谱中，黄色、橙黄色、黄绿色的明度较高，橙色和红色的明度居中，青色和蓝色的明度较低。人眼的分辨力：1明暗变化，600种左右。影响因素：

28、光源的强弱（包括物体与光源的距离及其与光线方向所成角度）；各个受光面色度的差别；物体表面结构的差别（L光滑表面L粗糙表面）,2、明度（L或V）,也称纯度或彩度，是指色彩的单纯性，是反/透射光接近光谱色的程度，或者说是表示离开相同明度中性灰色的程度。饱和度越高颜色越鲜艳，饱和度越低颜色越接近中性色可见光中光谱中的单色光（光谱色）的饱和度最高影响因素：物体表面反射光谱色光的选择性物体表面光滑度。人眼分辨力：不同色能分辨的级数不同，如在某明度条件下，红可分辨25级，而黄只能分辨4级。平均为10级,3、饱和度（S或C）,3、格拉斯曼定律,1854年格拉斯曼(H Grassmann)总结出颜色混合的定性

29、性质格拉斯曼定律，为现代色度学的建立奠定了基础。(1)人的视觉只能分辨颜色的三种变化(如明度/色调/饱和度)(2)在由两个成份组成的混合色中，如果一个成份连续地变化，混合色的外貌也连续变化。若两个成份互为补色，以适当比例混合，便产生白色或灰色，若按其它比例混合，便产生近似比重大的颜色成份的非饱和色；若任何两个非补色相混合，便产生中间色，中间色的色调及饱和度随这两种颜色的色调及相对数量不同而变化。(3)颜色外貌相同的光,不管它们的光谱组成是否一样,在颜色混合中具有相同的效果。即凡是在视觉上相同的颜色都是等效的。(4)混合色的总亮度等于组成混合色的各种颜色光的亮度总和 亮度相加定律。,色光混合加法

30、定律：两个相同的颜色各自与另外两个相同的颜色相加混合后，颜色仍相同。用公式表示为,式中符号“”代表颜色相互匹配,减法定律：相减的情况也成立。即,乘法定律：一个单位量的颜色与另一个单位量的颜色相同，则这两种颜色数量同时扩大或缩小相同倍数则两颜色仍为相同。即,根据代替律可知，只要在感觉上颜色是相同的，便可以互相代替，所得的视觉效果是相同的，因而可以利用颜色混合的方法来产生或代替所需要的颜色。,4、三刺激值和色度图,（1）三刺激值,在颜色匹配实验中，与待测色达到色匹配时所需要的三原色的数量，称为三刺激值。也就是颜色匹配方程式中的R、G、B值。三原色可以任意选定，但三原色中任何一种颜色不能由其余两种原

31、色相加混合得到。最常用的是红、绿、蓝三原色。三刺激值的单位(R)、(G)、(B)：不是用物理量为单位，而是选用色度学单位，亦称三T单位。确定方法是：选一特定白光(W)作为标准，在颜色匹配实验装置上用选定的三原色光(红、绿、蓝)相加混合与此白光(W)相匹配，达到匹配时，如测得所需要的三原色光的光通量值(R)为流明；(G)为流明；B为流明。则将比值定为三刺激值的相对亮度单位，即色度学单位。,色温 Tc：当某种光源的色品与某一温度下的黑体色品相同时，则将黑体的温度称为此光源的颜色温度，简称色温，用Tc符号表示。例如，某光源的光色与黑体加热到绝对温度2500K所发出的光色相同时，则此光源的色温为250

32、0K，它在CIE1931色品图上的坐标为x=0.4770，y=0.4137。分布温度Td：在可见光谱范围内光源的相对光谱分布与黑体在某一温度下辐射的相对光谱功率分布相似时，则黑体的这个温度就称为该光源的分布温度，用符号Td表示。例如：白炽灯等热辐射光源,标准照明体是指特定的光谱功率分布，这种标准的光谱功率分布不必由一个光源直接提供，也不一定能真正地实现。,标准光源是符合标准照明体规定的光谱功率分布的物理发光体。CIE先用相对光谱功率分布定义了标准照明体，同时还规定了标准光源，以实现标准照明体的相对光谱功率分布。,二、CIE标准照明体和标准光源 照明体和光源是两个不同的概念。,CIE“标准照明体

33、”是由相对光谱分布来定义的，以表格函数形式给出。CIE同时还规定了“标准光源”来实现标准照明体的光谱分布。,8 5 主波长和饱和度,一、主波长和补色波长,利用某一光谱色光，以适当的比例与一个确定的光源相混合，而匹配出与样品一致的颜色，该光谱色的波长就是样品色的主波长，颜色的主波长大致相当于视神经感觉到的颜色的色调。,F曲线光谱分布的荧光灯与D65照明体有同样的光色。如果用这支灯去照明卖肉的柜台，会发现新鲜的肉变得暗红色，且红色缺少饱和度，会使顾客误认肉不新鲜。原因是这种荧光灯缺少红光光谱的辐射，故物体中红色的颜色偏少。人眼在不同光谱照明下看到的物体色会改变，感到物体颜色失真，这种影响物体颜色的

34、照明光源特性称为光源显色性。显色性好的光源，物体色失真小，显色性的好坏是评价光源性能的重要指标。,许多发光效率高的新光源如荧光灯、高压钠灯、高压汞灯、氙灯等的发光的光谱分布不再完全是连续光谱，有线谱、带谱、更多的是混合光谱。在这些光源照明下看到的物体颜色与日光和白炽灯光下会产生较大差异,1.光源的显色性由其光谱决定具有连续光谱分布的光源均有较好的显色性。除连续光谱的光源有较好的显色性外,由几个特定颜色光组成的混合光源也能有很好的显色性。例如光谱450nm(蓝),540nm(绿),640nm(橘红)波长区的辐射对提高光源的显色性具有特殊的效果。三个颜色光以适当的比例混合的白光与连续光谱的日光或白炽灯具有同样优良的显色性。而500nm和580nm波长附近的光谱成分对颜色显现有不利影响，称为干扰波长。2.光源的显色性与其色温无关具有不同光谱分布的光源可能有相同的色温，但是显色性可能差别很大。各种色温的光源既可能有较好的显色性，也可能有较差的显色性。,特殊显色指数Ri光源对某一种标准样品的显色指数,为在参照光源下和待测光源下样品的色差,一般显色指数Ra光源对特定8个颜色样品的平均显色指数,