《基础光学》ppt课件

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1、基礎光學一,光度學基礎二,色度學基礎三,幾何光學四,波動光學一,光度學基礎光度學的物理量1,輻射量:描述電磁輻射的物理量,即輻射量.可見光是波長在380nm~760nm範圍內的電磁波,所以可見光也可以用輻射量來描述.2,光學量:可見光是能對人的視覺形成刺激並能被人感受的電磁波,因而可以用視覺受到的刺激程度即視覺感受來量度可見光.按這種視覺響應原則建立的表征可見光的量稱作光學量.3,輻射量和光學量的關係:可見光可以用輻射量和光學量這兩種量值系統來量度,當把可見光作為純物理現象來研究時,應采用輻射量量值系統,當研究與人的視覺有關問題時,就采用光學量

2、系統來量度.光學量與幅射量的關係圖表Photometry光學量(Photometer)Radiometry幅射量(Radiometer)LightSource光源之總能量LuminousFlux光通量Unit:Lumns流明555nm發光效率11watt=683lumRadiantFlux幅射通量Unit:Watt瓦特SolidAngle單位立體角之光通量LuminousIntensity光強度Unit:坎德拉RadiantIntensity幅射強度Unit:單位面積上之受光量Illuminance光照度Unit:特斯拉Irradiance幅射

3、照度Unit:單位面積上之光發散量Luminance(Brightness)光輝度Unit:尼特Radiance幅射輝度Unit:1,首先討論點光源光學量的表示方法:rSdA光源受光面元一個光源發出頻率為的單色光,在一定方向的輻射強度為,則此光源在該方向的發光強度為1cd.根據平面角和立體角的關係,得到距離光源r處與光線成角的面A的光照度:r2,再考慮面光源的情況:發光面元受光面元發光面的元面積dA,在和發光表面法線N成角的方向,在元立體角內發出的光通量為,則光亮度為二,色度學基礎色度學應用範圍:可見光.白光是很多顏色的光混合後的結果,可以通過

4、稜鏡的散色作用證明:三基色的確定:選擇RGB為三基色.但並不是自然界存在這些顏色.是因為通過實驗驗證,紅(R),綠(G),藍(B)三種顏色按不同比例混合,可以配出人眼可觀測到的所有顏色的光.白光也是其中一種情況,是把RGB按R:G:B=1:4.5907:0.061混合,即可得到白光.色度學就是建立在可見光基礎上的對顏色的測量原理,基本數據和計算方法.三基色是紅,綠,藍.具體波長:紅光是700nm,綠光是546nm,藍光436nm,顏色的基本特徵量:1,色調:是物體反射光線中以哪種波長占優勢來決定的.不同波長產生不同顏色的感覺.決定顏色本質的基本

5、特徵.2,飽和度:顏色的鮮明程度.飽和度高,呈現深色.因此飽和度是顏色色調的表現程度,取決於錶面反射光的波長範圍的狹窄性(即純度).3,明度:刺激物作用於眼睛所發生的效應,它的大小是由物體反射係數決定的,反射係數越大,物體明度越大,反之越小.1,已知RGB三刺激值,得到rgb,XYZ,xyz.進而得到1931CIE標準色度圖.用RGB三基色配成白光的比例關係是:根據RGB和XYZ的關係(2)根據XYZ和xyz的關係,得到標準色度圖.上面的x,y是實驗室儀器上可以抓到的值.從標準色度圖上可以看出:如果坐標值偏離正常值,比如x值偏大,則色彩偏黃或者

6、偏紅,如果偏小,則色彩偏藍,如果y值偏大,則色彩偏綠.CIE1931標準色度圖下圖為標準光源對人眼的視覺曲線,V為明視覺曲線,V’為暗視覺曲線.二,據上圖,由于人眼對各種顏色的光的敏感程度有很大差別,例如:紫色在坐標值相差很小的情況就能被人眼感知,但綠色在坐標值相差很小人眼就感覺不到.即色差對人眼並非均勻空間,根據xy到uv,再到u*v*的轉換關係,得到1976CIEUCS色彩空間轉換,這種轉換基本完成了等色差的要求.CIE1976UCSDiagram三,1976UCS的色度圖還有缺點,即沒有體現亮度,所以再進行修定,把亮度作為第三維,形成均勻

7、空間色彩.期間,有三種較好的解釋和修正.CIE1976L*a*b*色空間是其中一種.把坐標值進行以下轉換:L*a*b*ColorSystem黑体:封閉的空間,它可以吸收一切光能.有一個小孔,可以吸收和放射光能.色溫:用黑体加熱到不同溫度時所發出的不同光色來表示一個光源的顏色,這就是顏色溫度或色溫.在標準色度圖上,色溫的體現是定出標準白光的色度區.不同的光源有自己的白光色度區.CIE1931標準色度圖中心區的標記部份繪出了絕對黑体輻射軌跡.三,幾何光學光就其本質是一種電磁波,是當波長趨于零時物理光學的一種近似.這樣近似的光服從幾何光學的定律.即通

8、常所說的光線.1,光的直線傳播定律:幾何光學認為,在各向同性的均勻介質中,光是沿著直線傳播的.2,光的獨立傳播定律:不同光源發出的光在空間某點相遇時,