什么是辐射测量?
辐射线测定是科学测量光在电磁波谱的任何部分。在实践中,这个术语通常局限于用光学仪器测量红外线、可见光和紫外光。辐照度是光的强度,以瓦特每平方米为单位。
什么是测光?
光度法是科学测量可见光单位是根据人眼的敏感度加权的。这是一门基于人类对光的视觉反应的统计模型的定量科学,即我们对光的感知,在精心控制的条件下。亮度的光度当量称为照度,以流明每平方米(Lux)来测量。
人类的视觉系统
的人类视觉系统响应电磁波谱中的光,波长范围为380至770纳米(nm)。我们看到不同波长的光是可见光谱中连续的颜色:650纳米是红色,540纳米是绿色,450纳米是蓝色,等等。
人眼对光的敏感度随波长而变化。例如,一个具有1瓦特/米²的绿光的光源,比具有1瓦特/米²的红光或蓝光的光源要亮得多。在光度法中,我们不测量辐射能的瓦数。相反,我们试图测量通过辐射能量刺激人眼-大脑视觉系统产生的主观印象。
由于眼睛对光线的非线性反应,这项任务变得极其复杂。它不仅随波长而变化,还随辐射通量的多少而变化,光是恒定的还是闪烁的,所感知场景的空间复杂性,虹膜和视网膜的适应性,观察者的心理和生理状态以及许多其他变量
然而,观看的主观印象可以被量化为“正常”观看条件。1924年,国际照明委员会(International Commission on Illumination,简称CIE)要求100多名观察者在受控条件下对不同波长的单色光源的“亮度”进行视觉匹配。取测量值的平均值就得到所谓的光反应感知到的“平均”人类观察者如下图所示:
左边的曲线显示了对弱光的反应。这种灵敏度的变化是因为两种感光细胞,视锥细胞和视杆细胞,负责眼睛对光线的反应。右边的曲线显示了眼睛在正常光照条件下的反应,这被称为光性反应。视锥细胞在这些条件下对光有反应,它们也负责人类的颜色感知。
左边的曲线显示了眼睛对低强度光的反应,被称为暗反应.在光线较弱的情况下,视杆细胞最为活跃,人眼对任何数量的光线都更敏感,但对颜色范围的敏感程度较低。视杆细胞对光高度敏感,但由单一的感光色素组成,这就是辨别颜色能力丧失的原因。
考虑到人体生理和直接辐射单位的光度单位之间的转换由以下所示:(光度单位)=(辐射单位)x (683) x V(?)其中V(?)是前面所示的“光响应”,基本上告诉我们眼睛如何有效地接收特定波长的光。
的光反应是光波长的函数,所以要从辐射单位转换为光度单位首先需要了解光源。如果光源被指定为具有一定的色温,我们可以假设它的光谱辐射度发射度与一个完美的黑体散热器相同并使用普朗克定律定义。
人工光源一般不具有与完美黑体相同的光谱分布,但为了我们的目的,我们将认为它们是相等的。上图描述了几个黑体辐射体的光谱亮度。如果我们考虑在T=2045K温度下黑体辐射的光性评价。
光的发射度的积的积分函数提供了转换从辐射信号到光度。
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