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光与颜色的测量

光与颜色的测量
一.光的测量

1.光谱测量
光谱测量是研究光源的基础。对光谱功率数据的分析可以提供光度和色度的量,
也可以给出光源的显色性,暴露于辐射下有害健康的估计数据和有关光源构成的
信息。进行这种测量的仪器就是光谱辐射计,它是由一个单色仪,光电探测器
和某种能把输出读数转换为相对光谱功率值的装置所组成。
单色仪的作用是把来自光源的均匀辐射色散成为光谱,提供已知带宽的分离的
能带。单色仪一般由一个入射狭缝,一个准直装置,一个可移动的的色散元件,
一个摄影透镜和一个出射狭缝组成。

2.色度计
一个简单便宜的色度计可由三个光探测器构成,它们具有国际照明委员会1931年
公布的色匹配函数的光谱响应。可以通过将滤光片装在光电池上得到。如果用
这样的光度计测量光源,从三块光电池上得到的电流正比于三刺激值X,Y,Z,
由此三刺激值就可以计算色度坐标x,y,z。

3.分光色度计
分光色度计是用来测量光谱反射率的。它的光学原理和光谱辐射计相同,先将由
相应的光源发出的光色散,然后再直接投射到样品或白的标准表面上。这通过把
色散光束分成相同的两部分,或分别把色散的光束交替地折射到两个表面上。从
读数的比例可以计算出整个光谱范围内每个波长的反射率。
如果被测的材料散射光,则有必要用一个小积分球来收集反射光。分光光度计也
可以用来测量材料大的光谱透射率。当用标准光源照射时,测量材料的光谱透射
率,并计算其色度,就可以确定透明材料的色度。在国际照明委员会的出版物
(CIE,1977c)中,讨论了在分光光度学中理想的照明和收集光线的几何条件。

4.照度计
照度计通常由带导线的光电池和用来读出照度的电表组成。它可以直接用于照明
现场进行测量。简单的照度计可采用硒光电池,精度较高的照度计采用硅光电池。

5.亮度计
亮度计是用于测量光源或物体表面亮度的仪器。使用亮度计,可以通过仪器看到
被测的面积,有时这个面积很小而且必需从远距离进行观测,所以,亮度计具有
透镜和光学系统,并用某种形式的光栏隔离出被测面积。
亮度计的工作原理是测量被测表面的像在光电池表面上产生的照度。这个像在光
电池表面上产生的照度正比于被测表面的亮度L和透镜的光栏孔径。

6.分布光度计
分布光度计用来测定围绕灯具的光强度,并以合适的方法画出测得的数据供照明
工程师使用。测定街道照明和室内照明的灯具所需的设备是相同的,都是极坐标
光度计。泛光灯具和机场信号灯具所需的是有长光路的专门设备--角分布广度计。

6.1极坐标光度计
*简单的极坐标光度计是由安置在长臂一端或弧形轨道上的光电池组成,这样的
光电池可以围绕灯具旋转,从而测量已知角度上的光强。灯具固定在能旋转的平
台上,可取得在任何方位角上的读数。极其重要的是只能让被测量的光线照射到
光电池上。要排除杂散的其他光线,可以在光电池前面加一块挡板。挡板的放置
位置要使视场尽可能的限制成与灯具发出的光锥一致。为了被免杂散光的影响,
极坐标光度计应安置在黑房中。

6.2角分布光度计
泛光灯具,透光灯具,汽车前灯和其他聚光类灯具,它们因聚光,故测试距离应
远大于散光类的灯具。其探测器应该足够远到可以看到反射器的整个反光面。对
于体育场照明常用的窄角泛光灯具,其测量距离应在33米左右,但是,根据国际
规定,汽车前灯的测试距离是25米。长光路的的一个重要问题是光电池应该固定,
灯具转动。

7.积分球
积分球又称为光通球或球形光度计。它是一个中空的完整大的球壳,内壁涂白色的
漫反射层,且球内壁各点漫射均匀。

利用积分球,可以比对测量光源的光通量。
将标准光源和待测光源分别放入积分球中的相同位置,测量它们在球壳上某一相同
点的照度,然后比对即可。

 

二.颜色的测量


1.标准照明体和标准光源
在日常生活中,人们通常在不同时相的日光下或人造光源下观测物体的颜色。不同
时相的光源有不同的光谱分布,因此,同一物体在不同的光源下能呈现不同的颜
色。所以,国际照明委员会便制定了几种标准的照明体和相应的几种光源,供人
们可以在约定的标准照明体或标准光源下标定物体的颜色。

2.色度计
一个简单便宜的色度计可由三个光探测器构成,它们具有国际照明委员会1931年
公布的色匹配函数的光谱响应。可以通过将滤光片装在光电池上得到。如果用
这样的光度计测量光源,从三块光电池上得到的电流正比于三刺激值X,Y,Z,
由此三刺激值就可以计算色度坐标x,y,z。

3.色温计
对于钨丝类光源,其光谱功率分布与黑体辐射接近的热辐射光谱,可以用简单的"双
色法"来测量色温。双色法不需要测量整个光谱功率的分布,而只需要测量两个波
长的相对光谱功率。它是色温计的基本原理。

光源显色性的测定
如果用光谱功率分布不同的光源去照明物体,一般来说,产生的颜色感觉是不一样
的。光源的这种决定被照物体颜色的特性,称为光源的显色性或演色性,也称传色
性。不同光谱功率分布的光源可以有相同的色表,但有相同色表的光源,它们的显
色性可能完全不同。
评价光源显色性的方法可分两类:一是光谱带法,另一种是试验色法。前者将待测
光源的可见光部分的光谱功率分布分割成8-10波带,一个一个地同同显色性好的基
准光源相比较,由此来判定光源的显色性。后者规定适当数目的物体色作为试验色,
从待测光源和基准光源分别照明时产生的色度差别,定量地测出光源的显色性。

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