CIE光谱光视效率曲线

建筑物理姓名班级学号指导教师CIE光谱光视效率曲线光是客观存在的一种能量，而且与人的主观感受有密切联系。在光学研究中，普遍认为人对光的感觉主要有两部分因素在起作用：一是进入人眼的光的基本物理特性，二是人的眼球的生理机制。另外，我认为光引起的感觉与生活经验有很大的联系。例如，本人对绿色和浅灰色比较喜好，对色彩艳丽的加工食品比较排斥；北欧国家的人，对阳光比较喜好，像丹麦建筑师阿尔瓦•阿尔托就特别注意建筑的采光。本文研究不考虑生活经验对光感觉的影响。眼睛与视觉眼睛主要由瞳孔、水晶体、视网膜组成。视网膜上布满了感光细胞，接受光刺激，并转换为神经冲动，神经冲动传到大脑皮层，形成视觉。视网膜上主要存在着两种感光细胞：锥状感光细胞和杆状感光细胞。两种感光细胞有各自的功能特性。锥状细胞在在明亮环境下对色觉和视觉敏锐度起绝动作用。他能分辨出物体的细部和颜色，并对环境的明暗变化作出迅速的反映，以适应新的环境，锥状细胞可分感红、感绿、感蓝细胞。而杆状细胞在黑暗环境中对明暗感觉起决定作用，它不能分辨物体的细部和颜色，对明暗变化的反应缓慢。因锥体、杆体细胞起作用的不同，形成了明暗视觉和间视正常人眼对亮度水平在几坎德拉每平方米以上的适应状态称为明适应，处于明适应条件下的视觉叫明视觉。正常人眼所适应的亮度水平在百分之几坎德拉每平方米以下的视觉叫暗视觉。处于这两者之间的视觉叫中间视觉。明视觉是能够辨认很小的细节、颜色，并能适应亮度变化的；暗视觉只有明暗感觉而无颜色感觉，也无法分辨物件的细节，对外部变化的适应能力低；间视介于明暗视觉之间。光光是一种以电磁波形式存在的物质，电磁波的波谱范围很广，包括无线电波、红外线、可见光谱、紫外线、X射线、γ射线等，如图1－2所示。其中，人眼可以看见的那一部分叫光，或称可见光。其波长范围为380nm～780nm之间的电磁波，如图1―2所示。不同波长的光所呈现的颜色各不相同，随着波长由长变短，呈现的颜色依次为：红、橙、黄、绿、青、蓝、紫。单色光是指只含有单一波长成分的光。复合光是指包含有两种或两种以上波长成分的光。复合光给人眼的刺激呈现为混合色，太阳辐射到达地面的电磁波是含有各种波长的波给人以中性白光的综合感觉（阳光透过三棱镜呈现为不同的色光）。CIE（国际发光照明委员会）：原文为CommissionInternationaledeL'Eclairage（法）或InternationalCommissiononIllumination（英）。这个委员会创建的目的是要建立一套界定和测量色彩的技术标准。可回溯到1930年，CIE标准一直沿用到数字视频时代，其中包括白光标准（D65）和阴极射线管（CRT）内表面红、绿、蓝三种磷光理论上的理想颜色。光谱光视效率V(λ)曲线曲线的产生光学发展过程早期，人们根据眼睛感觉的“明、暗”来判断可见光的“强、弱”。随着生产的发展和科学技术的进步，特别是天文观测和人工照明的需要，要求对光作定量的测量。1729年P.布给为比较天体亮度发明了目视光度计，这标志着光度学的诞生。1760年J.H.朗伯创立了光度学的基本体系，成为光度学的重要奠基人。1860年英国首都的煤气法案正式规定了发光强度单位烛光的定义及标准光源。1881年国际电工技术委员会批准烛光为国际标准。1909年美、法、英等国决定用一组碳丝白炽灯来保持发光强度单位,取名为“国际烛光”,符号为“ic”，然而，碳丝白炽灯不具有可复现性，不能作为原始标准。1937年国际计量委员会决定用铂点黑体作为光度原始标准（即光度基准），并规定其亮度为60熙提(1熙提＝1烛光／厘米)。由此导出的发光强度单位叫坎德拉,符号为“cd”,从1948年1月1日起实行。至此，全世界才有了统一的光度标准。由于光度测量依赖于人的视觉器官的生理特性，为了统一评价标准，国际照明委员会(CIE)在1924年公布了平均相对光谱光视效率值()(即视见函数)作为在明适应条件下2°视场光度测量的基础(下图[CIE相对光谱光视效率曲线()(明视觉)和()(暗视觉)]()(明视觉)和()(暗视觉))。1933年国际计量委员会规定标准光度观察者的相对光谱灵敏度必须与()一致。1951年国际照明委员会公布了在暗适应条件下,青年（CIE标准观察者）人眼的光谱光视效率值()。为了保持光度单位的连续性和确定光度量和辐射度量之间的关系,根据实验结果,规定555=683流明／瓦。意义是:功率为1瓦、波长为555纳米的单色辐射对三种视觉都具有683流明的光通量。据此,1979年第16届国际计量大会重新定义坎德拉：坎德拉是发出频率为540×10赫兹辐射的光光谱光视效率V(λ)曲线视觉效应是由可见光刺激人眼引起的。如果光的辐射功率相同而波长不同，则引起的视觉效果也不同。随着波长的改变，不仅颜色感觉不同，而且亮度感觉也不同。为了确定人眼对不同波长光的敏感程度，可以在产生相同亮度感觉的情况下，测出各种波长光的辐射功率ΦV(λ)。显然ΦV(λ)越大，说明该波长的光越不容易被人眼所感觉；ΦV(λ)越小，则人眼对它的敏感程度越高。因此，ΦV(λ)的倒数可用来衡量视觉对波长为λ的光的敏感程度，称光谱光视效能，用K(λ)表示。实测表明，人眼对波长为555nm的光，有最大光谱光视效能Km＝K(555)。于是，把任意波长光的光谱光视效能K(λ)与Km之比称为光谱光视效率，用函数V(λ)表示KmKKKV)()555()()(如果用得到相同主观亮度感觉时所需各波长光的辐射功率ΦV(λ)表示，则有V(λ)是小于1的数，即，为得到相同的主观亮度感觉，在波长为555nm时，所需光的辐射功率为最小。随着波长自555nm开始逐渐增大或减小，所需辐射功率将不断增大，或者说光谱光视效能不断下降。表1－1列出了1933年CIE所获得光谱光视效率的最佳数据，由此画出的光谱光视效率曲线如图1－8所示。该曲线也称相对光谱灵敏度曲线。说明如果光的辐射功率相同而波长不同，则人眼的亮度感觉将按曲线规律变化。对于明视觉：当λ＝555nm时为黄绿光，V(λ)＝1，亮度感觉最大；其余波长的光V(λ)＜1，亮度感觉减弱；当λ＜400nm或λ＞760nm时，V(λ)＝0，说明人眼已没有亮度感觉。图中的明视觉曲线的最大值在波长555nm处，即在黄绿光部位最亮；虚线表示暗视觉时的光谱光视效率，整个曲线向短波方向推移，长波端的能见范围缩小，短波端的能见范围略有扩大。在不同光亮条件下人眼感受性不同的现象称为“普尔钦效应”。在进行建筑色彩设计和室内颜色装饰设计时，根据色彩所处环境的明暗可能变化程度，充分考虑到上述效应。)()555()(VVV