《光源基礎(chǔ)知識(shí)》PPT課件

1、光源基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn),2012年9月,目錄,1 光的定義 2 光的特性 2.1 波粒二象性 2.2 光的顏色（色溫、顯色性）,什么是光？,1、電磁波（電磁輻射）: 電磁波是由同相振蕩且互相垂直的電場(chǎng)與磁場(chǎng)在空間中以波的形式移動(dòng)而產(chǎn)生的，是電磁場(chǎng)的一種運(yùn)動(dòng)形態(tài)。按照頻率分類，從低頻率到高頻率，包括有無(wú)線電波、微波、紅外線、可見光、紫外線、X射線和伽馬射線等等。只要是本身溫度大于絕對(duì)零度的物體，都可以發(fā)射電磁輻射。,什么是光？,1.1 電磁輻射危害 電磁輻射危害。電磁污染已被公認(rèn)為排在大氣污染、水質(zhì)污染、噪音污染之 后的第四大公害。聯(lián)合國(guó)人類環(huán)境大會(huì)將電磁輻射列入必須控制的主要污染物之一。 電磁輻射危

2、害人體的機(jī)理主要是熱效應(yīng)、非熱效應(yīng)和積累效應(yīng)等 熱效應(yīng)：人體內(nèi)70%以上是水，水分子受到電磁波輻射后相互摩擦，引起機(jī)體升溫，從而影響到身體其他器官的正常工作。 非熱效應(yīng)：人體的器官和組織都存在微弱的電磁場(chǎng)，它們是穩(wěn)定和有序的，一旦受到外界電磁波的干擾，處于平衡狀態(tài)的微弱電磁場(chǎng)即遭到破壞，人體正常循環(huán)機(jī)能會(huì)遭受破壞。 累積效應(yīng)：熱效應(yīng)和非熱效應(yīng)作用于人體后，對(duì)人體的傷害尚未來(lái)得及自我修復(fù)之前再次受到電磁波輻射的話，其傷害程度就會(huì)發(fā)生累積，久之會(huì)成為永久性病態(tài)或危及生命。對(duì)于長(zhǎng)期接觸電磁波輻射的群體，即使功率很小，頻率很低，也會(huì)誘發(fā)想不到的病變，應(yīng)引起警惕！,1、波粒二象性 波粒二象性（wave-

3、particle duality）是指某物質(zhì)同時(shí)具備波的特質(zhì)及粒子的特質(zhì)。它是量子力學(xué)中的一個(gè)重要概念。在經(jīng)典力學(xué)中，研究對(duì)象總是被明確區(qū)分為兩類：波和粒子。前者的典型例子是光，后者則組成了我們常說(shuō)的“物質(zhì)”。 在光電效應(yīng)中實(shí)驗(yàn)中，人們觀察到將一束光線照射在某些金屬上會(huì)在電路中產(chǎn)生一定的電流。 根據(jù)波動(dòng)理論，光強(qiáng)對(duì)應(yīng)于它所攜帶的能量，因而強(qiáng)光一定能提供更強(qiáng)的能量將電子擊出。然而事實(shí)與預(yù)期的恰巧相反。對(duì)于某些材料，即使一束微弱的藍(lán)光也能產(chǎn)生電流，但是無(wú)論多么強(qiáng)的紅光都無(wú)法在其中引出電流。 1905年，愛因斯坦將其解釋為量子化效應(yīng)：電子被光子擊出金屬，每一個(gè)光子都帶有一部分能量E，這份能量對(duì)應(yīng)于光

4、的頻率：E=h ，光束的顏色決定于光子的頻率，而光強(qiáng)則決定于光子的數(shù)量。由于量子化效應(yīng)，每個(gè)電子只能整份地接受光子的能量，因此，只有高頻率的光子（藍(lán)光，而非紅光）才有能力將電子擊出。,光的特性,2、光的顏色,日光：在1664年，牛頓使一束自然日光通過(guò)棱鏡，從而發(fā)現(xiàn)光束 中包含組成彩虹的全部顏色。可見光譜的顏色實(shí)際上是連續(xù)光譜 混合而成的。波長(zhǎng)從380nm向780nm增加時(shí)，光的顏色從紫色開 始，按藍(lán)、綠、橙、紅的順序逐漸變化。,光的特性,光的三原色 1860年，麥克斯韋用不同強(qiáng)度的紅、綠、藍(lán)三色光配出了從白光一直到各種顏色的光，奠定了光的三原色基礎(chǔ)。,光的特性,藍(lán)色和黃色混合成白色 藍(lán)光LED

5、的應(yīng)用+YAG黃色熒光粉,綠色和紫紅色混合成白色,紅和青綠色混合成白色,白光的其它組合,光的特性,色溫 概念：將一標(biāo)準(zhǔn)黑體加熱(如白熾燈中的鎢絲)，隨著溫度升高黑體 的顏色開始沿著深紅-淺紅-橙-黃-白-藍(lán)逐漸改變。當(dāng)某光源發(fā)出的 光的顏色與標(biāo)準(zhǔn)黑體處于某溫度的顏色相同時(shí)，我們將黑體當(dāng)時(shí)的 絕對(duì)溫度稱為光源的色溫，以絕對(duì)溫度K來(lái)表示。,光的特性,色溫低,色溫高,10000 K 早晨的陽(yáng)光（偏藍(lán)的光）,6000 K 中午的陽(yáng)光,5000 K 下午的陽(yáng)光,2000 K 黃昏的陽(yáng)光（偏紅的光）,色溫的變換 色溫越高，光色越偏藍(lán)；色溫越低，越偏紅色。一天中的光色隨時(shí)間變化而變化。,自然光,光的特性,色

6、溫的界定 在曲線所包圍的面積內(nèi)包括了一切物理上能實(shí)現(xiàn)的所有顏色。在這當(dāng)中，有一條彎曲的曲線，它代表各種溫度下黑體輻射的x,y值的軌跡。 X軸色度坐標(biāo)相當(dāng)于紅基色的比例； Y軸色度坐標(biāo)相當(dāng)于綠基色的比例。 舌形曲線代表單色光位置。 同時(shí)，在此圖中也準(zhǔn)確的表示了顏色視覺的基本規(guī)律以及顏色混合的一般規(guī)律。,光的特性,光的特性,熒光燈常用色溫,光的特性,色容差：人造光源與標(biāo)稱顏色容許偏差的程度，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了目標(biāo)值，人造光源真正的色坐標(biāo)點(diǎn)與目標(biāo)點(diǎn)之間的距離。,被照物體,觀察者,GLS,（連續(xù)光譜）,顯色性 光源對(duì)物體本身顏色呈現(xiàn)的程度稱為顯色性，顯色性高的光源對(duì)顏色表現(xiàn)較好，我們所見到的顏色也就接近

7、物體本色，顯色性低的光源對(duì)顏色再現(xiàn)較差，我們所見到的顏色偏差也較大。 顯色性用顯色指數(shù)（Ra）表示。 國(guó)際照明委員會(huì)CIE把太陽(yáng)的顯色指數(shù)定為100。,光的特性,光的特性,顯色性好的光源,顯色性差的光源,光的特性,不同顯色指數(shù)比較,光的特性,顯色性的原理 顯色性：人眼感覺物體的顏色與物體本色的差別。 人感知物體顏色，是通過(guò)物體反射某些顏色的光，進(jìn)入人眼，才感知到的。 物體反射光的規(guī)律：吸收與自身顏色不同的光，反射與自身顏色相同的光。 物體吸收反射光的原理：不同物質(zhì)的原子、分子結(jié)構(gòu)不同，能級(jí)不同，能吸收的能量不同（能吸收的光波不同），使得物體能夠吸收反射某種特定的光。（石墨、鉆石） 要想達(dá)到好的

8、顯色性，光源需要有盡可能多的顏色。 太陽(yáng)光顯色指數(shù)=100，顯色性最好，是因?yàn)樗兴械念伾?我們可以通過(guò)觀察光譜圖來(lái)分析。,光的特性,日光光譜,光的特性,白熾燈光譜,400500600700 (nm),光的特性,400500600700 (nm),光的特性,高壓汞燈,照在人臉上，一層青灰色，顯色性不好,400500600700 (nm),光的特性,低壓鈉燈,照在藍(lán)色物體上，幾乎為黑色，顯色性不好,光的特性,顯色指數(shù)的計(jì)算,R1，淡灰紅色；R2，暗灰黃色；R3：飽和黃綠色；R4，中等黃綠色；R5，淡藍(lán)綠色；R6，淡藍(lán)色；R7，淡紫藍(lán)色；R8，淡紅紫色；R9，飽和紅色；R10，飽和黃色； R11，飽和綠色；R12，飽和藍(lán)色；R13，白種人膚色；R14，樹葉綠；R15，黃種人膚色 CIE制定了一種評(píng)價(jià)光源顯色性的方法，簡(jiǎn)稱“測(cè)色法”，用試驗(yàn)色評(píng)價(jià)待測(cè)光源的顯色指數(shù)。一般顯色指數(shù)使用1-8種顏色，我公司選用所有15種。,光的特性,顯色指數(shù)的計(jì)算,光的特性,顯色指數(shù)計(jì)算結(jié)果的對(duì)比,Ra=80,Ra=67,光的特性,美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所（NIST）正致力于研究制定一種新的評(píng)價(jià)光源顯色性