光度与色度 习题汇总

一、简答题

1.简述辐射通量、辐射强度、辐射出射度、辐亮度、辐照度的定

义。

2.简述人眼的绝对视觉阈、分辨率、色差灵敏度的定义。

3.简述什么是颜色的恒常性、色适应、色对比以及明度加法定理。

4.简述什么是朗伯辐射体、朗伯余弦定律以及朗伯辐射体辐射出

射度与辐亮度的关系。

5.什么是点源对微面元照度的距离平方反比例定律。

6.简述基尔霍夫定律。

7.简述普朗克辐射定律以及斯蒂芬—玻尔兹曼定律、维恩位移定

律、最大辐射定律的物理意义。

8.简述分布温度、色温、相关色温、辐亮度温度以及辐射温度的

定义。

9.人工黑体的分类及结构。

10.简述光电探测器和热探测器的区别。

11.分别简述光电管以及光电倍增管的工作原理。

12.硅光电二极管的两种工作状态。

13.简述光电效应和热释电效应。

14.简述格拉斯曼定律。

15.论述CIE1931标准色度系统的建立过程（包括CIE1931RGB色度

系统的建立方法及缺陷，以及在此基础确定假想三原色从而建

立CIE1931标准色度系统的方法）

16.简述CIE1964补充色度系统与CIE1931标准色度系统的区别

17.什么是均匀颜色空间。

18.简述三刺激值单位的确定方法。

19.简述什么是颜色的主波长以及补色波长。

20.简述什么是色纯度。

21.光度导轨的功能

22.L ummer-Brodhum目视光度计的结构。

23.棱镜单色仪的结构。

24.什么是光辐射测量系统的光谱泄露。

25.检查系统光谱泄露的方法。

26.在较宽的动态范围内建立已知辐射度量的方法。

27.减少偏振对测量影响的方法。

28.基于光度导轨的光强度比较测量方法原理

29.光强度测量中的误差影响因素有哪些？

30.分布式光度计的原理

31.照度计实现可靠测量应满足的条件。

二、计算题

1．已知太阳峰值辐射波长λm＝0.48μm，日地平均距离L＝

1.495?108 km，太阳半径R s＝6.955?105 km，如将太阳和地球均近

似看作黑体，求太阳和地球的表面温度。（15分）

2．已知两种颜色的色品坐标分别为（x1，y1），（x2，y2），亮度分别为Y1，Y2，求两种颜色相加混合色的色品坐标。（15分）

3．用单色仪得到光谱范围为0.6—14um的单色光，求所需光栅块数及它们的光栅参数。

第三章 光度学和色度学简介

()λe 第三章 光度学和色度学简介 §1 光度学基本概念 设光源表面S(图3-1)向所有方向辐射出各种波长的光。此光源表面一个面 积元dS 的辐射情况，可以用单位时间内该面积元dS 辐射 出来的所有波长的光能量(也就是通过该面积的辐射功率) 来表示，这就是面积元dS 的辐射通量。可用ε来表示， 单位为瓦特。 于光源上任一面积元的辐射通量，不同波长的光在其 中所占的相对数值是不同的。为了表示光源面积元所辐射 的不同波长的光的相对辐射通量，我们引入分布函数e(λ) 的概念。它就是在单位时间内通过光源面λ积的某一波长 附近的单位波长间隔内的光能量。是波长`λ的函数， 它又称谱辐射通量密度。 从光源面积元dS 辐射出来的波长在λ到λ+d 间的光辐射通量为 于是，从面积元dS 发出的各种波长的光的总辐射通量为 辐射通量ε代表的是光源面积元在单位时间内辐射的总能量的多少，而我们感兴趣的只是其中能够引起视觉的部分，相等的辐射通量，由于波长不同，人眼的感觉也不相同。为了研究客观的辐射通量与它们在人眼所引起的主观感觉强度之间的关系，首先必须了解眼睛对各种不同波长的视觉灵敏度。人眼对黄绿色光最灵敏；对红色和紫色光较差；而对红外光和紫外光，则无视觉反应。在引起强度相等的视觉情况下，若所需的某一单色光的辐射通量愈小，则说明人眼对该单色光的视觉灵敏度愈高。设任一波长为λ的光和波长为5550的光，产生相同亮暗视觉所需的辐射通量分别为Δελ和Δε5550，则比值 称为视见函数。图3-2是明视觉和暗视觉的相对视见函数实验图线，其纵坐标为视见函数。 ()λ λελλλd e d d =+,()λλεd e ?∞ =0()λ εελν??= 5550

第五章光度学

[考试要求] 要求考生掌握光度学的基本术语及其单位、光传播过程中的光学量的变化规律及成像系统的像面照度。 [考试内容] 所有与光度学相关的定义、公式和单位，成像系统中光照度的分析和计算，余弦辐射体，光经界面反射和折射后的亮度。 ［作业］1 第五章 光度学 光能是系统设计中另一个非常重要的问题,由于任何一个接收器件，所能接收的光能都有一个最低阈值。以人眼为例，它所能感受到的最低照度为（勒克斯），相当于一支蜡在之外产生的光照度。 lx 910?km 30§5－1 光度学中的基本量及单位 一、辐射量 1、辐射能（）：指以电磁辐射形式发射、传输或接收的能量。单位：J （焦尔） e Q 2、 辐通量（e φ）：单位时间内发射、传输、接收的辐射能叫辐通量。单位：W （瓦） 对某一辐射体而言，它发出的辐射能具有一定的光谱分布（即由各种不同的波长组成），而每种不同的波长其辐通量也不同。 总的辐通量＝各个组成波长的辐通量总和。 若设在极窄的波段范围λd 内，所辐射出的辐通量为e d φ，则有： λλφφd d e )(= 式中)(λφ是辐通量随波长变化的函数； 则在整个波段内所辐射的总的能量为： λλφφd e ∫=)( 二、光学量 对于光辐射中的物理量是比较多的，其意义与辐射量的意义也基本相同，故为了区别起见，我们用符号进行区别，它们的主符号是相同的，但是下角标有区别：辐射量――下角标e ；光学量――下角标v 。 1、 接收器的光谱响应 物体经过系统进行成像，最终的像都是由接收器类进行接收的，接收器的不同，对光谱响应的范围也各不相同。 对于目视光学系统而言，人眼对不同的波长响应程度也相差非常大，在这里引入了光谱光视效率的概念加以理解。

光度学与色度学复习内容

名词解释： 1.同色异谱色：对于特定标准观察者和特定照明体，具有不同光谱分布而有相同 三刺激值的颜色。 2.颜色校正：是把阶调层次偏差的原稿和扫描分色引起颜色偏差的图像校正过 来，使其能得到反映原稿的正确色调、层次和灰平衡。 3.大面积着色原理:假如传送细节的尺寸小于1 mm，那么人眼看到的各个细节部 分只是在亮度方面存在着差别，而在颜色方面没有差别，都表现为灰色。所以，当重现彩色图像时，只有大面积部分需要以三原色显示，其色彩可以丰富图像内容。而对各种颜色的细节部分，彩色图像可不必显示出色度的差别。因为此时，人眼已不能辨认它们的色度区别了，只能感觉到它们之间的亮度的不同，可以用黑白来显示，这称为大面积着色原理。 4.光度学就是根据人类视觉器官的生理特性和某些约定的规范来评价辐射所产生 的视觉效应。 5.分布温度：光源的分布温度是在一定谱段范围内，光源光谱辐射度曲线和黑体 的光谱辐射度曲线成比例或近似成比例时的黑体温度，因而分布温度可描述光源的光谱能量分布特性。 6.照明体同色异谱指数：对于特定参照照明体和观察者具有相同的三刺激值的两 个同色异谱样品，用具有不同相对光谱功率分布的测试照明体所造成的两样品间的色差( E)作为照明体同色异谱指数Mi 7.总光谱辐亮度因数：总光谱辐亮度因数是在多色光照明下，来自荧光物体表面 的反射和发射的辐亮度与在相同照明观测条件下非荧光参考样品的反射辐亮度之比。 8.朗伯定律：di / dx = - K I 式中，K为薄膜的吸收系数，其值通常为正，采用 负号表示强度减小。对整个膜厚度进行积分得：I = Io e -Kx 或Ti = I / Io = e –Kx 此式即为朗伯定律的表达式，其中Ti 称为膜内部的透射率。 9.格拉斯曼色彩混合定律 10.减色原理 填空：

光度学与色度学复习内容.docx

名词解释: 1. 同色异谱色：对于特定标准观察者和特定照明体，具有不同光谱分布而有相同 三 刺激值的颜色。 2. 颜色校正：是把阶调层次偏差的原稿和扫描分色引起颜色偏差的图像校正过 来， 使其能得到反映原稿的正确色调、层次和灰平衡。 3. 大面积着色原理:假如传送细节的尺寸小于1 mm,那么人眼看到的各个细节部 分只 是在亮度方面存在着差别，而在颜色方面没有差别，都表现为灰色。所以, 当重现彩色图像时，只有大面积部分需要以三原色显示，其色彩可以丰富图像 内容。而对各种颜色的细节部分，彩色图像可不必显示出色度的差别。因为此 时，人眼已不能辨认它们的色度区别了，只能感觉到它们之间的亮度的不同， 可以用黑白来显示，这称为大面积着色原理。 4. 光度学就是根据人类视觉器官的生理特性和某些约定的规范来评价辐射所产生 的 视觉效应。 5. 分布温度：光源的分布温度是在一定谱段范围内，光源光谱辐射度曲线和黑体 的 光谱辐射度曲线成比例或近似成比例时的黑体温度，因而分布温度可描述光 源的光谱能量分布特性。 6, 照明体同色异谱指数：对于特定参照照明体和观察者具有相同的三刺激值的两 个同色异谱样品，用具有不同相对光谱功率分布的测试照明体所造成的两样品 间的色差0E ）作为照明体同色异谱指数Mi 总光谱辐亮度因数：总光谱辐亮度因数是在多色光照明下，来自荧光物体表面 的反射和发射的辐亮度与在相同照明观测条件下非荧光参考样品的反射辐亮度 之比。 &朗伯定律：di / dx =?KI 式中，K 为薄膜的吸收系数，其值通常为正，采用 负号表示强度减小。对整个膜厚度进行积分得:I = Ioe-Kx 或 =e -Kx 此式即为朗伯定律的表达式，其中Ti 称为膜内部的透射率。 9.格拉斯曼色彩混合定律 10.减色原理 填空: 7. Ti = I / Io

光度学和色度学简介

()λe 光度学和色度学简介 §1 光度学基本概念 一、辐射通量 设光源表面S(图3-1)向所有方向辐射出各种波长的光。此光源表面一个面积元dS 的辐射情况，可以用单位时间内该面积元dS 辐射出来的所有波长的光能量(也就是通过该面积的辐射功率)来表示，这就是面积元dS 的辐射通量。可用ε来表示，单位为瓦特。 于光源上任一面积元的辐射通量，不同波长的光在其中所占的相对数值是不同的。为了表示光源面积元所辐射的不同波长的光的相对辐射通量，我们引入分布函数e(λ)的概念。它就是在单位时间内通过光源面λ积的某一波长附近的单位波长间隔内的光能量。是波长` λ的函数，它又称谱辐射通量密度。 从光源面积元dS 辐射出来的波长在λ到λ+d 间的光辐射通 量为 于是，从面积元dS 发出的各种波长的光的总辐射通量为 二、视见函数 辐射通量ε代表的是光源面积元在单位时间内辐射的总能量的多少，而我们感兴趣的只是其中能够引起视觉的部分，相等的辐射通量，由于波长不同，人眼的感觉也不相同。为了研究客观的辐射通量与它们在人眼所引起的主观感觉强度之间的关系，首先必须了解眼睛对各种不同波长的视觉灵敏度。人眼对黄绿色光最灵敏；对红色和紫色光较差；而对红外光和紫外光，则无视觉反应。在引起强度相等的视觉情况下，若所需的某一单色光的辐射通量愈小，则说明人眼对该单色光的视觉灵敏度愈高。设任一波长为λ的光和波长为5550的光，产生相同亮暗视觉所需的辐射通量分别为Δελ和Δε5550，则比值 称为视见函数。图3-2是明视觉和暗视觉的相对视见函数实验图线，其纵坐标为视见函数。 明视觉以v(λ)表示，暗视觉以v ′(λ)表示。暗视见函数曲线的峰值向短波移动约500 o A ，当不同的单色光辐射通量能够产生相等强度的视觉时，v(λ)与这些单色光的辐射通量成反比。 根据多次对正常眼的测量，当波长为5550时，曲线具有最 0302，+90mm 。85mm ，BP 图3-2大值。通常取这最大值作为单位1。例如对于6000的波长来说，视见函数的相对值是0631，为了使它引起和5550相等强度的视觉，所需的辐射通量是5550的1／0631倍，即16倍左右。也就是说，为产生同等强度的视觉，视见函数v(λ)与所需的辐射通量d ελ成反比。 ()λ λελλλd e d d =+,()λλεd e ?∞ =0()λ εελν??=5550

色度学的基本知识

色度学 色度学与物理光学等学科的基础不同, 物理光学可以认为是客观的科学, 是与人类无关的。而色度学却是一种主观的科学, 它以人类的平均感觉为基础, 因此它属于人类工程学范畴, 以对光强的度量来说, 物理光学以光的辐射能量这个客观单位来度量, 而色度学却以色光对人眼的刺激强度来度量。 色度学确切的讲它是研究人眼对颜色感觉规律的一门科学。以对光强的度量来说, 物理光学以光的辐射能量这个客观单位来度量, 而色度学却以色光对人眼的刺激强度来度量。辐射能量很大的波长很长的红光对人来说却没有辐射能量很小的黄光亮, 人们就认为黄光的强度比红光大。 在人们眼中所反映出的颜色，不单取决于物体本身的特性，而且还与照明光源的光谱成分有着直接的关系。所以说在人们眼中反映出的颜色是物体本身的自然属性与照明条件的综合效果。我们用色度学来评价的结论就是这种综合效果。 色度学是研究人的颜色视觉规律、颜色测量理论与技术的科学，它是一门本世纪发展起来的，以物理光学、视觉生理、视觉心理、心理物理等学科为基础的综合性科学。 每个人的视觉并不是完全一样的。在正常视觉的群体中间，也有一定的差别。目前在色度学上为国际所引用的数据，是由在许多正常视党人群中观测得来的数据而得出的平均结果。就技术应用理论上来说，已具备足够的代表性和可靠的准确性。 国际照明委员会(CIE) 国际照明委员会(Commission Internationale ed I'Eclairage-CIE) 主要研究照明的专业术语、光度学和色度学的国际学术研究机构。设在巴黎。早在1924年前就已从事标准色度学系统的研究，1931年根据莱特(W.D.Wright)在1928-1929年和吉尔德(J. Guild)在1931年研究三原色的角度观察效果，加以平均，规定了CIE 1931标准色度观察者光谱三刺激值，并据以绘制出偏马蹄形曲线的*色度图，称为“1931 CEL-RGB系统色度图”，后经修改被推荐为1931 CIE-XYZ系统，为国际通用色度学系统，称为“CIE标准色度学系统”，所作的图则称“CIE 1931色度图”。1964年又综合斯泰尔斯(W.S. Stiles)和伯奇(J.M.Bruch)以及斯伯林斯卡娅(N.I.Speranskaya)1959年发表的研究结果，制定了CIE1964补充色度学系统以及相应的色度图，为世界各国广泛采用，据以进行色度计算和色差计算。1964年又提出了“均匀颜色空间”的三维空间概念，1976年加以修订，并正式被采用。CIE为此还提出了确定的参照光源，称“CIE 标准光源”。 眼睛的剖视结构 ▲虹膜(Iris):

Chapter1视觉生理学和色度学.

第一诛觇觉/理凿和兑炭包*修 第一章视觉生理学和光度色度学 -人眼的生理特征?光度学?色度学扌2014-2-20 第一章视觉生理学和光度色度学 1.1.1眼睛的构造及功能 人眼的外形接近于球形，是一 个直径为24mm的球状依，又称为 眼球眼球璧由巩濮.脉络膜和視阿 膜纽成（见图27）? 巩膜在眼球璧谯外一层，呈白色 是眼球的保护层；巩膜前面1/6妁透 明部分叫角膜、光线从角膜射入眼 ■III L■■丈■ 內. 2014-2-20

第一章视觉生理学和光度色度学脉络朕紧贴巩臃.它含冇丰富的血管虹气和色素，起着输送养料、滋养眼睛的作用.脉络膜最前而的环形部分为虹旗r眼的“履色”由虹膜中的色素决定.虹膜中央有一 个小圆孔叫作It孔"睦孔能握制逬入人眼 内的光莹，可以随着光线的強弱而扩大 或缩小，起着像照相机的光圏一样的作 用. 眼球的第三层为视网膜，约占眼 球内表面的2/3,它含有感光细胞（杆体 细胞和伟体细胞）、双极细胞和神经节 细胞. 2014-2-20 ?光谱光效率函数：达到同样亮度时9 不同波长所需要能董的倒数，即V仏戶1/E”式中v（入）是光谱光效率函数值，E是单色光能量。 明视觉：亮度＞3cd/W?锥体细胞起主要作用，V（1）A- 0.554）.56 屮m 暗视觉：亮度vO,O3cd/m2,杆体细胞起主要作用,V仏）向短波方向移动,相当于0.50-0.5hun 的蓝绿色部位. 2014-2-20

2014-2-20 6 波 l< (nm) 第一章袒觉/理脣和宛炭色*摩 ?明适应与暗适应 喑适应：人眼从光亮中进入到暗室时，在最初的 瞬间什么都看不见，逐渐地才适应了黑喑，从而 区分出周围物体的轮 廊。 包括两种基本过程：睦孔大小的变化和视网膜感 光化学物质的变化。主要机制是视觉的双重作用, 即在黑暗中由中央视网膜转化为边缘视网膜的作 用，视觉的暗适应程度是与视紫红质的合成程度 相对应。 0.0 800 400 500 600 700 0 8 6 4 2 ? ? ? ? ?