CIE光譜光視效率曲線.doc

建筑物理姓名班級學(xué)號指導(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)為人對光的感覺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)為光引起的感覺與生活經(jīng)驗有很大的聯(lián)系。例如，本人對綠色和淺灰色比較喜好，對色彩艷麗的加工食品比較排斥；北歐國家的人，對陽光比較喜好，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)驗對光感覺的影響。眼睛與視覺眼睛主要由瞳孔、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，神經(jīng)沖動傳到大腦皮層，形成視覺。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)境下對色覺和視覺敏銳度起絕動作用。他能分辨出物體的細(xì)部和顏色，并對環(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)境中對明暗感覺起決定作用，它不能分辨物體的細(xì)部和顏色，對明暗變化的反應(yīng)緩慢。因錐體、桿體細(xì)胞起作用的不同，形成了明暗視覺和間視正常人眼對亮度水平在幾坎德拉每平方米以上的適應(yīng)狀態(tài)稱為明適應(yīng)，處于明適應(yīng)條件下的視覺叫明視覺。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叫暗視覺。處于這兩者之間的視覺叫中間視覺。明視覺是能夠辨認(rèn)很小的細(xì)節(jié)、顏色，并能適應(yīng)亮度變化的；暗視覺只有明暗感覺而無顏色感覺，也無法分辨物件的細(xì)節(jié)，對外部變化的適應(yīng)能力低；間視介于明暗視覺之間。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，包括無線電波、紅外線、可見光譜、紫外線、X射線、射線等，如圖12所示。其中，人眼可以看見的那一部分叫光，或稱可見光。其波長范圍為380nm780nm之間的電磁波，如圖12所示。不同波長的光所呈現(xiàn)的顏色各不相同，隨著波長由長變短，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成分的光。復(fù)合光是指包含有兩種或兩種以上波長成分的光。復(fù)合光給人眼的刺激呈現(xiàn)為混合色，太陽輻射到達(dá)地面的電磁波是含有各種波長的波給人以中性白光的綜合感覺（陽光透過三棱鏡呈現(xiàn)為不同的色光）。CIE（國際發(fā)光照明委員會）：原文為Commission Internationale de LEclairage（法）或International Commission on Illumination（英）。這個委員會創(chuàng)建的目的是要建立一套界定和測量色彩的技術(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)展過程早期，人們根據(jù)眼睛感覺的“明、暗”來判斷可見光的“強(qiáng)、弱”。隨著生產(chǎn)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，特別是天文觀測和人工照明的需要，要求對光作定量的測量。1729年P(guān).布給為比較天體亮度發(fā)明了目視光度計，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年國際電工技術(shù)委員會批準(zhǔn)燭光為國際標(biāo)準(zhǔn)。1909年美、法、英等國決定用一組碳絲白熾燈來保持發(fā)光強(qiáng)度單位,取名為“國際燭光”,符號為“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年國際計量委員會決定用鉑點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,符號為“cd”,從1948年1月1日起實行。至此，全世界才有了統(tǒng)一的光度標(biāo)準(zhǔn)。由于光度測量依賴于人的視覺器官的生理特性，為了統(tǒng)一評價標(biāo)準(zhǔn)，國際照明委員會 (CIE)在1924年公布了平均相對光譜光視效率值()(即視見函數(shù))作為在明適應(yīng)條件下2視場光度測量的基礎(chǔ)(下圖CIE相對光譜光視效率曲線()(明視覺)和()(暗視覺) ()(明視覺)和()(暗視覺)。1933年國際計量委員會規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)光度觀察者的相對光譜靈敏度必須與 ()一致。1951年國際照明委員會公布了在暗適應(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)實驗結(jié)果,規(guī)定555=683流明瓦。意義是:功率為1瓦、波長為555納米的單色輻射對三種視覺都具有683流明的光通量。據(jù)此,1979年第16屆國際計量大會重新定義坎德拉：坎德拉是發(fā)出頻率為54010赫茲輻射的光光譜光視效率V()曲線視覺效應(yīng)是由可見光刺激人眼引起的。如果光的輻射功率相同而波長不同，則引起的視覺效果也不同。隨著波長的改變，不僅顏色感覺不同，而且亮度感覺也不同。為了確定人眼對不同波長光的敏感程度，可以在產(chǎn)生相同亮度感覺的情況下，測出各種波長光的輻射功率V() 。顯然V()越大，說明該波長的光越不容易被人眼所感覺；V()越小，則人眼對它的敏感程度越高。因此，V()的倒數(shù)可用來衡量視覺對波長為的光的敏感程度，稱光譜光視效能，用K ()表示。實測表明，人眼對波長為555nm的光，有最大光譜光視效能K mK (555)。于是，把任意波長光的光譜光視效能K ()與K m之比稱為光譜光視效率，用函數(shù)V()表示如果用得到相同主觀亮度感覺時所需各波長光的輻射功率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，在波長為555nm時，所需光的輻射功率為最小。隨著波長自555nm 開始逐漸增大或減小，所需輻射功率將不斷增大，或者說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)，由此畫出的光譜光視效率曲線如圖18所示。該曲線也稱相對光譜靈敏度曲線。說明如果光的輻射功率相同而波長不同，則人眼的亮度感覺將按曲線規(guī)律變化。對于明視覺：當(dāng)555nm時為黃綠光， V()1，亮度感覺最大；其余波長的光V()1，亮度感覺減弱；當(dāng)400nm或760nm時， V()0，說明人眼已沒有亮度感覺。圖中的明視覺曲線的最大值在波長555nm處，即在黃綠