CIE光譜光視效率曲線.doc

建筑物理姓名班級(jí)學(xué)號(hào)指導(dǎo)教師CIE光譜光視效率曲線光是客觀存在的一種能量，而且與人的主觀感受有密切聯(lián)系。在光學(xué)研究中，普遍認(rèn)為人對(duì)光的感覺(jué)主要有兩部分因素在起作用：一是進(jìn)入人眼的光的基本物理特性，二是人的眼球的生理機(jī)制。另外，我認(rèn)為光引起的感覺(jué)與生活經(jīng)驗(yàn)有很大的聯(lián)系。例如，本人對(duì)綠色和淺灰色比較喜好，對(duì)色彩艷麗的加工食品比較排斥；北歐國(guó)家的人，對(duì)陽(yáng)光比較喜好，像丹麥建筑師阿爾瓦阿爾托就特別注意建筑的采光。本文研究不考慮生活經(jīng)驗(yàn)對(duì)光感覺(jué)的影響。眼睛與視覺(jué)眼睛主要由瞳孔、水晶體、視網(wǎng)膜組成。視網(wǎng)膜上布滿了感光細(xì)胞，接受光刺激，并轉(zhuǎn)換為神經(jīng)沖動(dòng)，神經(jīng)沖動(dòng)傳到大腦皮層，形成視覺(jué)。視網(wǎng)膜上主要存在著兩種感光細(xì)胞：錐狀感光細(xì)胞和桿狀感光細(xì)胞。兩種感光細(xì)胞有各自的功能特性。錐狀細(xì)胞在在明亮環(huán)境下對(duì)色覺(jué)和視覺(jué)敏銳度起絕動(dòng)作用。他能分辨出物體的細(xì)部和顏色，并對(duì)環(huán)境的明暗變化作出迅速的反映，以適應(yīng)新的環(huán)境，錐狀細(xì)胞可分感紅、感綠、感藍(lán)細(xì)胞。而桿狀細(xì)胞在黑暗環(huán)境中對(duì)明暗感覺(jué)起決定作用，它不能分辨物體的細(xì)部和顏色，對(duì)明暗變化的反應(yīng)緩慢。因錐體、桿體細(xì)胞起作用的不同，形成了明暗視覺(jué)和間視正常人眼對(duì)亮度水平在幾坎德拉每平方米以上的適應(yīng)狀態(tài)稱(chēng)為明適應(yīng)，處于明適應(yīng)條件下的視覺(jué)叫明視覺(jué)。正常人眼所適應(yīng)的亮度水平在百分之幾坎德拉每平方米以下的視覺(jué)叫暗視覺(jué)。處于這兩者之間的視覺(jué)叫中間視覺(jué)。明視覺(jué)是能夠辨認(rèn)很小的細(xì)節(jié)、顏色，并能適應(yīng)亮度變化的；暗視覺(jué)只有明暗感覺(jué)而無(wú)顏色感覺(jué)，也無(wú)法分辨物件的細(xì)節(jié)，對(duì)外部變化的適應(yīng)能力低；間視介于明暗視覺(jué)之間。光光是一種以電磁波形式存在的物質(zhì)，電磁波的波譜范圍很廣，包括無(wú)線電波、紅外線、可見(jiàn)光譜、紫外線、X射線、射線等，如圖12所示。其中，人眼可以看見(jiàn)的那一部分叫光，或稱(chēng)可見(jiàn)光。其波長(zhǎng)范圍為380nm780nm之間的電磁波，如圖12所示。不同波長(zhǎng)的光所呈現(xiàn)的顏色各不相同，隨著波長(zhǎng)由長(zhǎng)變短，呈現(xiàn)的顏色依次為：紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫。單色光是指只含有單一波長(zhǎng)成分的光。復(fù)合光是指包含有兩種或兩種以上波長(zhǎng)成分的光。復(fù)合光給人眼的刺激呈現(xiàn)為混合色，太陽(yáng)輻射到達(dá)地面的電磁波是含有各種波長(zhǎng)的波給人以中性白光的綜合感覺(jué)（陽(yáng)光透過(guò)三棱鏡呈現(xiàn)為不同的色光）。CIE（國(guó)際發(fā)光照明委員會(huì)）：原文為Commission Internationale de LEclairage（法）或International Commission on Illumination（英）。這個(gè)委員會(huì)創(chuàng)建的目的是要建立一套界定和測(cè)量色彩的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)?？苫厮莸?930年，CIE標(biāo)準(zhǔn)一直沿用到數(shù)字視頻時(shí)代，其中包括白光標(biāo)準(zhǔn)（D65）和陰極射線管（CRT）內(nèi)表面紅、綠、藍(lán)三種磷光理論上的理想顏色。光譜光視效率V()曲線曲線的產(chǎn)生光學(xué)發(fā)展過(guò)程早期，人們根據(jù)眼睛感覺(jué)的“明、暗”來(lái)判斷可見(jiàn)光的“強(qiáng)、弱”。隨著生產(chǎn)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，特別是天文觀測(cè)和人工照明的需要，要求對(duì)光作定量的測(cè)量。1729年P(guān).布給為比較天體亮度發(fā)明了目視光度計(jì)，這標(biāo)志著光度學(xué)的誕生。1760年J.H.朗伯創(chuàng)立了光度學(xué)的基本體系，成為光度學(xué)的重要奠基人。1860年英國(guó)首都的煤氣法案正式規(guī)定了發(fā)光強(qiáng)度單位燭光的定義及標(biāo)準(zhǔn)光源。1881年國(guó)際電工技術(shù)委員會(huì)批準(zhǔn)燭光為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。1909年美、法、英等國(guó)決定用一組碳絲白熾燈來(lái)保持發(fā)光強(qiáng)度單位,取名為“國(guó)際燭光”,符號(hào)為“ic”，然而，碳絲白熾燈不具有可復(fù)現(xiàn)性，不能作為原始標(biāo)準(zhǔn)。1937年國(guó)際計(jì)量委員會(huì)決定用鉑點(diǎn)黑體作為光度原始標(biāo)準(zhǔn)（即光度基準(zhǔn)），并規(guī)定其亮度為60熙提 (1熙提1燭光厘米)。由此導(dǎo)出的發(fā)光強(qiáng)度單位叫坎德拉,符號(hào)為“cd”,從1948年1月1日起實(shí)行。至此，全世界才有了統(tǒng)一的光度標(biāo)準(zhǔn)。由于光度測(cè)量依賴(lài)于人的視覺(jué)器官的生理特性，為了統(tǒng)一評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)際照明委員會(huì) (CIE)在1924年公布了平均相對(duì)光譜光視效率值()(即視見(jiàn)函數(shù))作為在明適應(yīng)條件下2視場(chǎng)光度測(cè)量的基礎(chǔ)(下圖CIE相對(duì)光譜光視效率曲線()(明視覺(jué))和()(暗視覺(jué)) ()(明視覺(jué))和()(暗視覺(jué))。1933年國(guó)際計(jì)量委員會(huì)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)光度觀察者的相對(duì)光譜靈敏度必須與 ()一致。1951年國(guó)際照明委員會(huì)公布了在暗適應(yīng)條件下,青年（CIE標(biāo)準(zhǔn)觀察者）人眼的光譜光視效率值()。 為了保持光度單位的連續(xù)性和確定光度量和輻射度量之間的關(guān)系,根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,規(guī)定555=683流明瓦。意義是:功率為1瓦、波長(zhǎng)為555納米的單色輻射對(duì)三種視覺(jué)都具有683流明的光通量。據(jù)此,1979年第16屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)重新定義坎德拉：坎德拉是發(fā)出頻率為54010赫茲輻射的光光譜光視效率V()曲線視覺(jué)效應(yīng)是由可見(jiàn)光刺激人眼引起的。如果光的輻射功率相同而波長(zhǎng)不同，則引起的視覺(jué)效果也不同。隨著波長(zhǎng)的改變，不僅顏色感覺(jué)不同，而且亮度感覺(jué)也不同。為了確定人眼對(duì)不同波長(zhǎng)光的敏感程度，可以在產(chǎn)生相同亮度感覺(jué)的情況下，測(cè)出各種波長(zhǎng)光的輻射功率V() 。顯然V()越大，說(shuō)明該波長(zhǎng)的光越不容易被人眼所感覺(jué)；V()越小，則人眼對(duì)它的敏感程度越高。因此，V()的倒數(shù)可用來(lái)衡量視覺(jué)對(duì)波長(zhǎng)為的光的敏感程度，稱(chēng)光譜光視效能，用K ()表示。實(shí)測(cè)表明，人眼對(duì)波長(zhǎng)為555nm的光，有最大光譜光視效能K mK (555)。于是，把任意波長(zhǎng)光的光譜光視效能K ()與K m之比稱(chēng)為光譜光視效率，用函數(shù)V()表示如果用得到相同主觀亮度感覺(jué)時(shí)所需各波長(zhǎng)光的輻射功率V()表示，則有V()是小于1的數(shù)，即，為得到相同的主觀亮度感覺(jué)，在波長(zhǎng)為555nm時(shí)，所需光的輻射功率為最小。隨著波長(zhǎng)自555nm 開(kāi)始逐漸增大或減小，所需輻射功率將不斷增大，或者說(shuō)光譜光視效能不斷下降。表11列出了1933年CIE所獲得光譜光視效率的最佳數(shù)據(jù)，由此畫(huà)出的光譜光視效率曲線如圖18所示。該曲線也稱(chēng)相對(duì)光譜靈敏度曲線。說(shuō)明如果光的輻射功率相同而波長(zhǎng)不同，則人眼的亮度感覺(jué)將按曲線規(guī)律變化。對(duì)于明視覺(jué)：當(dāng)555nm時(shí)為黃綠光， V()1，亮度感覺(jué)最大；其余波長(zhǎng)的光V()1，亮度感覺(jué)減弱；當(dāng)400nm或760nm時(shí)， V()0，說(shuō)明人眼已沒(méi)有亮度感覺(jué)。圖中的明視覺(jué)曲線的最大值在波長(zhǎng)555nm處，即在黃綠