[工程科技]第五章 光度学和色度学基础.ppt

Applied Optics 应用光学 本章重点 光度学相关概念及量纲 成像系统像面的光照度 光能损失 格拉斯曼颜色混合定律 辐射量和光学量及其单位 辐射量 辐射量 辐射量 辐射量 辐射量 辐射量 光学量 光学量 光学量 光学量 光学量 光学量 光学量和辐射量间的关系 光学量和辐射量间的关系 光传播过程中光学量的变化规律 点光源在与之距离为r处的表面上形成的照度 面光源在与之距离为r处的表面上形成的照度 面光源在与之距离为r处的表面上形成的照度 单一介质元光管内光亮度的传递 光束经界面反射和折射后的亮度 余弦辐射体 余弦辐射体 余弦辐射体 成像系统像面的光照度 轴上像点的光照度 轴外像点的光照度 光通过光学系统时的能量损失 1、光在两透明介质界面上的反射损失 2、介质吸收造成的光能损失 3、反射面的光能损失 颜色的分类及颜色的表观特征 颜色的分类和特征 颜色的分类和特征 颜色混合及格拉斯曼颜色混合定律 颜色混合 本章结束 谢谢大家 射向入瞳的总光通量为： 利用光路的可逆性，由出瞳的出射光照射像面元dA，可以看成像 面元照射出瞳，于是从出瞳射到像面上的面积元dA上的光通量为 式中 为像面 的亮度， 为像方最大孔径角。 如果从物面到像面的能量传递过程中，有光能损失，设透光比τ则 对于照相系统 共轴系统中垂直于光轴的微小线段理想成像时，应满足正弦条件， 即 ，故得： ω’ 同理得： ω’ 可得： 当入射角不太大(45°)时，光在一个抛光面上透射时的反射损失可近似表为 称为该界面的透过率 反射率与光线的走向无关，仅和两介质的折射率有关，且两折射之差越大，反射率也越大 。 光通过光学系统时的能量损失 有 个折射面的出射光通量的计算 若各面是直接与空气接触，透过率为 ，上式可以写为： 为了减小损失，常在与空气接触的表面上镀一层增透膜。此时的反射率降到0.02－0.01以下，即K＝0.98－0.99．20个镀膜面的透过率可提高到 ，反射损失下降到0.18． 透过率 当光束通过光学材料时，一部分光能被吸收，材料中的杂质、气泡等会使光束散射，故光束通过光学材料将有吸收损失和散射损失。 设 为吸收率，则 为透过率。当光束通过厚度为dcm的玻璃时，其透过率为 。 光能损失 透射面的反射损失，透过率为 反射面的吸收损失，反射率为 材料的内部吸收损失，透过率为 镀金属层的反射面不能把入射光通量全部反射，而要吸收其中一部分。设每一面的反射率为 ，设反射面的数目为 ，则经反射后的出设光通量为 如银的反射率约为0.95，铝的反射率约为0.85 人眼的颜色感觉是颜色现象的生理基础。 不同波长的可见光是颜色现象的物理基础。 通常把光所引起的颜色感觉，称为光的颜色，单一波长的颜色称为光谱色。 光源色： 颜色和所辐射的各种光谱成分有关的自发光物体的颜色。 物体色：对于自身不发光的物体，外来辐射被物体调制(吸收、透射、反射等)后所产生的颜色。 光源的光谱辐射特性决定了光源色的特性，照明光源的光谱特性和被照物自身的吸收和反射特性决定了物体的颜色特性。 1、颜色的分类 颜色可分为非彩色和彩色两大类。 非彩色是白色，黑色，灰色所组成的颜色系列，它没有主波长或色调，纯度或饱和度为零，而只有亮度或明度的变化。 彩色是指白和黑的非彩色系列以外的所有颜色。 2、颜色的特征 描述客观刺激的概念叫心理物理学概念，颜色的三特征是亮度、主波长和纯度。 描述观察者感觉的概念叫心理学概念，颜色的三特征是明度、色调和饱和度。 主波长与色调相对应，不同波长引起的不同颜色感觉就是色调。正常人眼能分辨光谱上的不同色调达100种以上。 亮度用来描述颜色的明亮程度；明度是指人眼对颜色明亮程度的感觉. 颜色纯度与饱和度相对应，光谱色是最纯的单色刺激，光谱色成分为零的白色是最不纯的颜色，在视觉上其饱和度为零。 根据颜色的三种特征可以区别一种颜色与另一种颜色，三者中只要有一个不同，便会有不同的颜色感觉。 颜色可以相互混合，颜色混合可以是颜色光(色光)的混合，也可以是染料的混合。色光混合称为颜色相加混合或加色混合；染料混合称为颜色相减混合或减色混合。 将几种颜色光同时刺激人的视觉器官，便产生了不同于原来颜色的新的颜色感觉，这就是相加混合方法(或称加色法)；对一种染料来说，它要反射某些光波而吸收其它光波，因而染料混合而产生的颜色依赖于染料所反射的光谱成分。 * 授课教师：曹益平 办公地点：基