光的基础知识课件.ppt

1、光光 及及 其其 术术 语语目录目录一一光的基本概念光的基本概念光的定义、特性、光源、应用等光的定义、特性、光源、应用等二二常用光学术语常用光学术语光通量、照度、发光强度等光通量、照度、发光强度等光的基本概念定义：光是指特定波段的的电磁波谱。光是定义：光是指特定波段的的电磁波谱。光是由光子为基本粒子组成，由光子为基本粒子组成， 具有粒子性与波动性，称为波粒二象具有粒子性与波动性，称为波粒二象性。性。特性：波粒二象性特性：波粒二象性光的基本概念波动性：光是一种电磁波。不同的光都有一波动性：光是一种电磁波。不同的光都有一定的波长和频率。定的波长和频率。光具有波粒二象性，即既可把光看作是一种特定频率

2、的电磁波，光具有波粒二象性，即既可把光看作是一种特定频率的电磁波，也可把光看成是一个粒子，即光量子，简称光子。也可把光看成是一个粒子，即光量子，简称光子。光的波动性能够说明光的传播、干涉、衍射、光的波动性能够说明光的传播、干涉、衍射、散射、等许多现象。散射、等许多现象。LEDLED照明应用：光的颜色、波长、频率、光学照明应用：光的颜色、波长、频率、光学模拟软件应用等。模拟软件应用等。粒子性：光是由粒子性：光是由“光子光子”组成的。组成的。光的粒子性能很直观地解释光的直进及反射折光的粒子性能很直观地解释光的直进及反射折射等现象。射等现象。LEDLED照明应用：照明应用：LEDLED发光原理、发光

3、原理、LEDLED透镜、透镜、LEDLED灯灯具的发光角度等。具的发光角度等。光的基本概念光的频谱光的频谱光是一种电磁波，覆盖着电磁频谱光是一种电磁波，覆盖着电磁频谱一个相当宽的范围，一个相当宽的范围，从从X X射线到远红线，只是波长比普通射线到远红线，只是波长比普通无线电波更短。无线电波更短。光的基本概念可见光的频谱可见光的频谱日常生活中可以看到的光，我们称为可见光日常生活中可以看到的光，我们称为可见光。波长范围是。波长范围是380nm-780nm380nm-780nm。光的穿透力：光的穿透力：频率越低的波的穿透能力越强，频率越低的波的穿透能力越强， 反反之则越弱之则越弱 红外线的频率比紫外

4、线高红外线的频率比紫外线高 所以紫外所以紫外线的穿透能力强一些。线的穿透能力强一些。光的传播需要媒介，在真空中的传光的传播需要媒介，在真空中的传播速度是播速度是3 3* *10108 8m/Sm/S光的基本概念光源光源 定义：物理学上指能发出一定波长范围的电定义：物理学上指能发出一定波长范围的电磁波（包括可见光与紫外线、红外线、磁波（包括可见光与紫外线、红外线、X X光线光线等不可见光）的物体。等不可见光）的物体。 种类：种类： 第一种是热效应产生的光，比如太阳光，此第一种是热效应产生的光，比如太阳光，此外外蜡烛蜡烛等物品也都一样，此类光随着温度的变等物品也都一样，此类光随着温度的变化会改变颜

5、色。化会改变颜色。 第二种是第二种是原子原子发光，荧光灯灯管内壁涂抹的发光，荧光灯灯管内壁涂抹的荧光物质被电磁波能量激发而产生光，此外霓荧光物质被电磁波能量激发而产生光，此外霓虹灯的原理也是一样。原子发光具有独自的基虹灯的原理也是一样。原子发光具有独自的基本色彩。本色彩。 第三种是同步加速器（第三种是同步加速器（synchrotronsynchrotron）发光）发光，同时携带有强大的能量，原子炉发的光就是，同时携带有强大的能量，原子炉发的光就是这种，但是我们在日常生活中几乎没有接触到这种，但是我们在日常生活中几乎没有接触到这种光的机会。这种光的机会。光的基本概念光源的分类光源的分类自然光：太

6、阳光、荧火虫等。自然光：太阳光、荧火虫等。电光电光源源人造光：电致发光、热致发光等。人造光：电致发光、热致发光等。光的基本概念人与光人与光 光合作用；光合作用； 人接受外界的信息，有人接受外界的信息，有90%90%以上是通以上是通过眼睛视觉来完成的；过眼睛视觉来完成的； 眼睛是一种光学系统，能够在视网膜上眼睛是一种光学系统，能够在视网膜上产生图像。产生图像。 人的感观。根本上是人的视觉神经对不人的感观。根本上是人的视觉神经对不同波长的光束在大脑中同波长的光束在大脑中 形成的不同映像。形成的不同映像。 不同的光束能量会反映出不同的色度、不同的光束能量会反映出不同的色度、亮度等。亮度等。光的基本概

7、念明视觉与暗视觉明视觉与暗视觉当光亮度大于当光亮度大于3cd/m3cd/m2 2时，锥状细胞起主要时，锥状细胞起主要作用。作用。敏感的光谱范围是敏感的光谱范围是380nm-780nm380nm-780nm在在555nm555nm处最敏感，且能分辨出各种颜色处最敏感，且能分辨出各种颜色。这种视觉称为明视觉。这种视觉称为明视觉当光亮度小于当光亮度小于0.001cd/m0.001cd/m2 2时，柱状细胞起主时，柱状细胞起主要作用。要作用。敏感的光谱范围是敏感的光谱范围是330nm-730nm330nm-730nm在在507nm507nm处最敏感，但不能分辨出各种颜色处最敏感，但不能分辨出各种颜色。

8、这种视觉称为暗视觉。这种视觉称为暗视觉。* *人眼对物体感知颜色的反人眼对物体感知颜色的反应应 发光源发出的光到人眼中的发光源发出的光到人眼中的色彩？色彩？ 不能发光物体到人眼中的色不能发光物体到人眼中的色彩？彩？ 常用光学术语基本光度学的量、定义、单位和符号基本光度学的量、定义、单位和符号常用光学术语一、光通量一、光通量定义：发光强度为定义：发光强度为1 1的光源在立体角元内发出的光。的光源在立体角元内发出的光。符号：符号：单位：单位：lmlm光通量是能量的单位，光通量是能量的单位，即：光源在单位时间内发出的光亮总和。即：光源在单位时间内发出的光亮总和。它是指人眼所能感觉到的光的辐射功率，等

9、于单位时间内某一波段的辐射能量它是指人眼所能感觉到的光的辐射功率，等于单位时间内某一波段的辐射能量和该波段的相对视见率的乘积。和该波段的相对视见率的乘积。人眼对不同波长光的相对视见率不同，所以不同波长光的辐射功率相当时，人眼对不同波长光的相对视见率不同，所以不同波长光的辐射功率相当时，其光通量并不相等。其光通量并不相等。测量测量常用光学术语二、发光强度二、发光强度定义：定义：1cd1cd是指单色光源在给定的方向上的单位立体角内发出光的强度。是指单色光源在给定的方向上的单位立体角内发出光的强度。 单色光源的波长为：单色光源的波长为：0.550.55微米，微米， 给定方向的辐射强度为：给定方向的辐

10、射强度为：1 1瓦瓦/683/683球面度球面度符号：符号：I I单位：单位：cd/mcdcd/mcd发光强度是针对点光源而言的一个单位，具有方向性。它和光通量没有直接发光强度是针对点光源而言的一个单位，具有方向性。它和光通量没有直接的关系。但是发光强度与发射角建立关系的话，可以简单理解为的关系。但是发光强度与发射角建立关系的话，可以简单理解为发光强度为：某特定方向的光通量与该立体角元之商。发光强度为：某特定方向的光通量与该立体角元之商。测量测量常用光学术语三、照度三、照度定义：照度指物体被照亮的程度，采用单位面积所接受的光通量来表示定义：照度指物体被照亮的程度，采用单位面积所接受的光通量来表

11、示符号：符号：E E单位：单位：lx/luxlx/lux1 lx1 lx等于等于 1 lm1 lm的光通量均匀分布于的光通量均匀分布于 1m2 1m2 面积上的光照度。面积上的光照度。照度是以垂直面所接受的光通量为标准，若倾斜照射则照度下降。照度是以垂直面所接受的光通量为标准，若倾斜照射则照度下降。照度的测量照度的测量? ?照度的标准照度的标准? ?常用光学术语四、亮度四、亮度定义：人眼从某个方向上观察光源（反光体），在这个方向上的光强与人眼定义：人眼从某个方向上观察光源（反光体），在这个方向上的光强与人眼 所所“见到见到”的光源面积之比，即单位投影面积上的发光强度。的光源面积之比，即单位投影

12、面积上的发光强度。符号：符号：L L单位：单位：cd/m2cd/m2* *亮度是一个主观的量。它是颜色的一种性质，用来定义人对颜色的主观明亮亮度是一个主观的量。它是颜色的一种性质，用来定义人对颜色的主观明亮感觉。感觉。* *人眼感知的亮度与光强成指数关系，而物理学定义的亮度与光强成正比。人眼感知的亮度与光强成指数关系，而物理学定义的亮度与光强成正比。常用光学术语光通量光通量发光强度发光强度照度照度亮度亮度常用光学术语五、色温五、色温定义：色温是按绝对黑体来定义的，光源在可见区的辐射与绝对黑体的辐射定义：色温是按绝对黑体来定义的，光源在可见区的辐射与绝对黑体的辐射 完全相同时，此时黑体的温度就称

13、为此光源的色温。完全相同时，此时黑体的温度就称为此光源的色温。符号：符号：TcTc单位：单位：K K* *色温是表示光源光谱质量的通用指标，它是用来量度和计算光线颜色成分色温是表示光源光谱质量的通用指标，它是用来量度和计算光线颜色成分的方法。光源色温不同，光色也不同，带来的感觉也不同，它只是用来表示的方法。光源色温不同，光色也不同，带来的感觉也不同，它只是用来表示颜色的视觉印象。颜色的视觉印象。* *烛光：烛光：1930K1930K、钨丝灯：、钨丝灯：2760-2900K2760-2900K、荧光灯：、荧光灯：3000K3000K闪光灯：闪光灯：3800K3800K、中午阳光：、中午阳光：56

14、00K5600K、电子闪光灯：、电子闪光灯：6000K6000K蓝天：蓝天：12000-18000K12000-18000K常用光学术语常用光学术语六、显色指数六、显色指数定义：也可叫显色性，是光源对物体的显色能力的一个衡量指标。定义：也可叫显色性，是光源对物体的显色能力的一个衡量指标。符号：符号：RaRa* *光源发射的光谱内容决定了光源的光色，光色可由几个或多个单色光源发射的光谱内容决定了光源的光色，光色可由几个或多个单色的光波混成，这样不同光谱的光源，对特定颜色的物体显色性就有区别。的光波混成，这样不同光谱的光源，对特定颜色的物体显色性就有区别。如：如：RGBRGB混成的白光与连续的太阳

15、光谱对比或蓝光加黄色荧光粉的对比混成的白光与连续的太阳光谱对比或蓝光加黄色荧光粉的对比* *可简单理解为显色指数是光源对物体真实颜色的还原程度。可简单理解为显色指数是光源对物体真实颜色的还原程度。* *理想光源的显色指数为理想光源的显色指数为100100。色温和显色指数都可以通过积分球色温和显色指数都可以通过积分球测试出来测试出来色温与显色性：色温与显色性：不同光的光谱：不同光的光谱：太阳光谱：太阳光谱：特点：各波段光谱都很平均丰富特点：各波段光谱都很平均丰富所以所以: :显色性显色性Ra=100Ra=100色温为色温为5500K5500K左右左右不同光的光谱：不同光的光谱：白炽灯光谱：白炽灯

16、光谱：特点：各波段光谱都具备，特点：各波段光谱都具备，550nm550nm以上黄光波较多以上黄光波较多所以所以: :显色性显色性Ra=100Ra=100色温为色温为3300K3300K左右左右不同光的光谱：不同光的光谱：荧光灯光谱：荧光灯光谱：特点：各波段光谱都具备，特点：各波段光谱都具备，750nm750nm以上较少，以上较少，450nm450nm到到650nm 650nm 波段丰富波段丰富所以所以: :显色性显色性Ra=90Ra=90色温为色温为4300K4300K左右左右不同光的光谱：不同光的光谱：金卤灯光谱：金卤灯光谱：特点：各波段光谱都具备，特点：各波段光谱都具备，500nm500n

17、m到到700nm 700nm 波段丰富波段丰富所以所以: :显色性显色性Ra=85Ra=85色温为色温为3300K3300K左右左右不同光的光谱：不同光的光谱：钠灯光谱：钠灯光谱：特点：缺失部分波段光谱，特点：缺失部分波段光谱，410nm410nm以下波段缺失以下波段缺失550nm550nm以下较少以下较少550550700nm700nm波段相对较多波段相对较多所以所以: :显色性显色性Ra=30Ra=30色温为色温为2500K2500K左右左右不同光的光谱：不同光的光谱：结论：结论： 通过以上各种不同光源的光谱比较可以看出，光谱决定了光源的色温通过以上各种不同光源的光谱比较可以看出，光谱决定了光源的色温和显色性。和显色性。谢谢 谢谢 ！