Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Для получения информации о статистике и концепции обработки сигналов см. Спектральная плотность мощности .
Стандартные сравнения спектрального распределения мощности источников света CIE, относящиеся к световому отклику зрительной системы человека

В радиометрии , фотометрии и цвета науки , A спектрального распределения мощности ( СПД измерение) описывает мощность на единицу площади на единицу длину волны в качестве освещения ( лучистая светимость ). В более общем смысле , термин распределение спектральной мощности может относиться к концентрации, в зависимости от длины волны, любой радиометрической или фотометрической величины (например , лучистой энергия , лучистый поток , интенсивность излучения , блеск , освещенность ,лучистая светимость , радиосити , яркость , световой поток , сила света , освещенность , светимость ). [1] [2] [3] [4]

Знание SPD имеет решающее значение для систем оптических датчиков. Оптические свойства, такие как коэффициент пропускания , отражательная способность и поглощение, а также реакция датчика обычно зависят от длины волны падающего излучения. [3]

Физика [ править ]

Математически для распределения спектральной мощности излучения или освещенности можно записать:

где M ( λ ) - спектральная энергетическая освещенность (или выходная мощность) света ( единицы СИ : Вт / м 3 = кг · м −1 · с −3 ); Φ - лучистый поток источника (единицы СИ: ватт, Вт); A - площадь, по которой интегрируется лучистый поток (единица СИ: квадратный метр, м 2 ); и λ является длиной волны (единица СИ: метр, м). (Обратите внимание, что длину волны света удобнее выражать в нанометрах ; тогда спектральная выходная способность будет выражаться в единицах Вт · м −2 · нм.−1 .) Приближение действительно, когда площадь и интервал длин волн малы. [5]

Относительная СПД [ править ]

Характерные спектральные распределения мощности (SPD) для лампы накаливания (слева) и люминесцентной лампы (справа). Горизонтальные оси указаны в нанометрах, а вертикальные оси показывают относительную интенсивность в произвольных единицах.

Отношение спектральной концентрации (облученность или светимости) при данной длине волны к концентрации эталонной длины волны обеспечивает относительную SPD. [4] Это можно записать как:

Например, яркость осветительных приборов и других источников света обрабатывается отдельно, спектральное распределение мощности может быть каким-то образом нормализовано, часто до единицы при 555 или 560 нанометрах, что совпадает с пиком функции яркости глаза . [2] [6]

Отзывчивость [ править ]

SPD можно использовать для определения отклика датчика на заданной длине волны. Это сравнивает выходную мощность датчика с входной мощностью в зависимости от длины волны. [7] Это можно обобщить в следующей формуле:

Знание чувствительности полезно для определения освещенности, компонентов интерактивного материала и оптических компонентов, чтобы оптимизировать производительность конструкции системы.

Источник СПД и материя [ править ]

Рисунок показывает большую долю синего света, рассеиваемого атмосферой, по сравнению с красным светом.

Спектральное распределение мощности в видимом спектре от источника может иметь различные концентрации относительных SPD. Взаимодействие между светом и веществом влияет на свойства поглощения и отражения материалов и впоследствии дает цвет, который изменяется в зависимости от освещения источника. [8]

Например, относительное спектральное распределение мощности солнца при прямом наблюдении дает белый цвет, но когда солнечный свет освещает атмосферу Земли, небо кажется голубым при нормальных условиях дневного света. Это происходит из-за оптического явления, называемого рэлеевским рассеянием, которое создает концентрацию более коротких волн и, следовательно, появление синего цвета. [3]

Источник SPD и внешний вид [ править ]

Сравнение цветовой температуры обычных электрических ламп

Человеческий зрительный отклик зависит от трихроматизма для обработки внешнего вида цвета. В то время как человеческий зрительный отклик интегрируется по всем длинам волн, относительное спектральное распределение мощности предоставит информацию о моделировании внешнего вида цвета, поскольку концентрация полос (диапазонов) длин волн станет основной составляющей воспринимаемого цвета. [8]

Это становится полезным в фотометрии и колориметрии, поскольку воспринимаемый цвет изменяется с освещением источника и спектральным распределением и совпадает с метамеризмами, при которых изменяется внешний вид объекта. [8]

Спектральный состав источника также может совпадать с цветовой температурой, создавая различия в цвете из-за температуры источника. [4]

См. Также [ править ]

  • Цвет
  • Освещение
  • Фотометрия (оптика)
  • Физические величины
  • Радиометрия
  • Оценка спектральной плотности

Ссылки [ править ]

  1. ^ Марк Д. Фэирчайлд (2005). Модели внешнего вида . Джон Уайли и сыновья . ISBN 0-470-01216-1.
  2. ^ a b Майкл Р. Перес (2007). Фокальная энциклопедия фотографии . Focal Press . ISBN 978-0-240-80740-9.
  3. ^ a b c Уильям Росс МакКлуни (1994). Введение в радиометрию и фотометрию . Бостон: Artech House. ISBN 0890066787.
  4. ^ a b c Фрэнк С. Грум (1979). Измерения оптического излучения (т. 1) . Нью-Йорк: Academic Press. ISBN 0123049016.
  5. Перейти ↑ Clair L. Wyatt (1987). Дизайн радиометрических систем . Нью-Йорк: Макмиллан. ISBN 0029488001.
  6. ^ Wyszecki, Günter; Стайлз, Уолтер Стэнли (1982). Цветоведение: концепции и методы; Количественные данные и формулы (второе изд.). Нью-Йорк: Вили. ISBN 978-0-471-39918-6.
  7. ^ Роберт В. Бойд (1983). Радиометрия и обнаружение оптического излучения . Нью-Йорк: Вили. ISBN 047186188X.
  8. ^ a b c Уильям Дэвид Райт (1969). Измерение цвета . Нью-Йорк: Van Nostrand Reinhold Co.

Внешние ссылки [ править ]

  • Кривые спектрального распределения мощности , GE Lighting.