重庆大学光度学与色度学知识点总结

光度学与色度学知识点

重庆大学光度学与色度学知识点总结 Page1

1． 光强度的单位是坎德拉，光通量的单位是流明，光照度单位是勒克斯。

2． 人眼通过锥体细胞和杆体细胞来感知外界颜色和明暗。

3． 眼球光学系统的调制传递函数MTF是低通滤波器。

4． 当光源光谱能量分布与黑体不同，而又要求能较精度地修正成满足需要的输出光谱能量分布特性时，不能用现成的色温变换滤光片时，可以用多块组合滤光片实现光谱分布的变换。

5． 颜色是人眼明视觉的主观感受 Page2：

1. 硅光电二极管有无偏压状态和加反向偏压状态两种工作状态，其中无偏压状态是光电池，

反向偏压状态是光电探测器

2. 热探测器是各种探测器中唯一能得到无选择性响应的探测器。 3. 颜色混合可以是颜色光的混合，也可是染料的混合，但是两种混合方法的结果不同的，前者称为颜色相加，后者称为颜色相减

4. 由于获得三刺激值的方式不同，测色仪主要可以分为两类：分光测色仪和色度计 Page3：

1. 颜色方程中，R,G,B分别表示红绿蓝三原色的数量，称为颜色的三刺激值。

2. 积分球并非一个单独的检测设备，它常常和光源、探测器装在一起，作为理想漫射光源

和匀光器，广泛地用于光辐射测量中。

3. 对于某些自身发射辐射的辐射源，其辐亮度与方向无关，这类辐射源称为朗伯辐射体。

4. 彩色的特性是明度、色调、和饱和度。

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1． 维恩位移定律表明，当绝对黑体的温度升高时，辐射本领的最大值向短波方向移动。

2． 在均匀颜色空间中，每一个点代表一种颜色，空间中两点之间的距离代表两种颜色的色

差，空间中相等的距离能代表相同的色差。

3． 色度学中的色温通常用来表达物体发光时的光色。

4． 观察颜色的三要素光源、物体和观察者。

5． CIE4种标准观察条件是0/d d/0 0/45 45/0

6． 辐射量与光度量之间的纽带是视见函数

7． 现代颜色科学中为了实现定量测量，通常采用心理物理学法和数学研究方法。 Page5：

1. 下列哪种光源，可以做为紫外光波段微型光谱仪的光源（）

2. 下列哪种光源，可以做为可见光-近红外波段微型光谱仪的光源（）

A.氦氖激光 B.高压汞灯 C.氘灯 D.卤钨灯

3. CIE推荐的标准照明体A，代表绝对温度为（）的完全辐射体的辐射

A.2856K B.4874K C.6774K D.7504K

Page6：

1. CIE推荐的标准照明体B，代表相关色温大约为（）的直射日光

A 2856K B, 4874K C,6774K D,7504K

2. 三刺激值与它们之和的比，又称为色品坐标。

光度学与色度学知识点

3. 光电色度计一般由照明光源、校正滤色器和探测器组成。

4. 使用照度计测量时，余弦校正器的基本原理是利用光电探测器的透镜或漫透玻璃，改变

光滑平面的菲涅尔反射作用，从而克服非余弦响应。

Page7：

1. 视锥细胞：有较高分辨力，可以分辨光的强弱，对颜色很敏感。明视觉响应。

2. 视杆细胞：主要提供视野的整体视像，不感受颜色并对低照度较敏感，暗视觉响应。

3. 在智能家居中，可以用交流驱动LED光源既能起到照明作用，又能传输信息，其利用了

人眼最大临界闪烁频率≤50Hz的特性。

4. 彩色的三特性及表示：明度、色调、饱和度。

5. 一块灰色纸片放在白色背景上看起来发暗，而放在黑色背景上看起来发亮，这种当明暗不同的物体并置于视场中会感到明暗差异增强的现象称为明度对比。

6. 色调对比饱和度对比。

Page8：

1. 人工辐射源：

2. 卤钨灯（钨丝灯内充入卤素气体），白炽灯，实用只用作0.25-2.6um的紫外、可见和近

红外的光谱辐照度、光谱辐亮度的标准灯以及光度标准灯。

3. 由于低压气体放电灯属于原子发光，发射线光谱，故主要用作波长标准灯和单色灯。

4. 氙灯，被称为小太阳，可以用作模拟太阳能光源。

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1. 什么是标准A光源，标准B光源，标准C光源以及D65光源？（选择题）

2. 标准光源A：分布温度2856K的充气钨丝灯。如果要求更准确地实现标准照明体的紫外

辐射的相对光谱分布，推荐使用熔融石英壳或玻璃壳带石英窗口的灯。

3. 标准光源B：A光源加一组特定的戴维斯-吉伯逊流体滤光器，以产生相关色温4874K的

辐射，代表中午直射阳光的光谱能量分布特性。

4. 标准光源C：A光源加另一组特定的戴维斯-吉伯逊流体滤光器，以产生分布温度为6774K

的辐射，代表平均阴天天空光的光谱能量分布特性。

Page10：

1. 不同工作波段的常用光电探测器（选择题）

2. 紫外探测器：SiC、GaN、AlGaN等；

3. 可见光探测器：Si、Se、GaAs等

4. 红外探测器：InGaAs、Ge、PbS、PbSe、InSb等

Page11：

1. 光电探测器具有波段选择性，热探测器具有波段无选择性。

2. 积分球利用光在球内部多次反射进行匀光。可以作为理想漫反射光源和匀光器。

3. 显色指数

4. 白炽灯高于高压钠灯。

Page12：

1. 颜色测量的三个标准：

（1）照明光源选择标准照明体，（2）要选用标准观察者（boserver，即光谱三刺激值）

（3）标准照明观察条件

2. 由于获得三刺激值的方式不同，测色仪器主要可分为两类：分光测色仪和色度计。

3. 在光电色度计中的积分由光学模拟方式完成。

4. 光电色度计一般由照明光源、校正滤色器、探测器、组成。

Page13：概念和名词解释

光度学与色度学知识点

1. 高压球型汞灯是指连接在高压电上的汞灯（×）

2. 连续光谱光源和非连续光谱光源都可以求其分布温度（）

3. 三原色中任何一种颜色可以由其余两种颜色相加混合得到（）

4. CIE1931标准色度观察者的数据描述了人眼10度视场的色觉平均特性（）

Page14概念和名词解释

1. 当积分球工作在中远红外波段时，可以采用硫酸钡作为漫反射材料（）

2. 光电色度计可由仪器的响应直接得到颜色的三刺激值，不必像分光测色仪器那样进行数

学积分来求得（）

3. 荧光材料的颜色决定于它反射和发射光谱的总和（）

4. 在CIE xy色品图上越靠近标准光源C点和等能白光E，颜色饱和度越高（）

5. 白炽灯的显色指数要大于高压汞灯的显色指数（）

6. ＞85 ＜50

Page15 概念和名词解释

1. 连续光谱光源和非连续光谱光源都可以求其分布温度（）

2. 测辐射热计的机理是材料吸收光辐射能引起的温度变化，进而使材料电阻值发生变化（）

3. CIE1964标准色度观察者的数据描述了人眼2度视场的色觉平均特性（）

4. CIE x，y色品图的光谱轨迹为马蹄形曲线（）

Page16：

1. 热探测器是各种探测器中唯一能得到有选择响应的探测器（）

2. 三原色中任何一种颜色可以由其余两种原色相加混合得到（）

3. 在CIE1931-RGB系统中，所有色品坐标值均为正值（）

三、问答题

1. 什么是黑体，黑体辐射有哪些基本定律，并简述他们的物理意义

答：黑体是一个能完全吸收入射在它上面的辐射能的理想物体，黑体的辐射在辐射度学中起到了基准的作用；

（1） 基尔霍夫定律：物体的辐射出射度M和吸收本领a的比值 M/a与物体的性质无

关，都等于同一温度下绝对黑体（a=1）的辐射出射度M0，吸收本领大的物体，其发射本领也大。

（2） 普朗克辐射定律，普朗克辐射定律揭示了黑体辐射的光谱分布。

（3） 斯蒂芬—玻尔兹曼定律黑体在单位面积单位时间内辐射的总能量与黑体温度T

的四次方成正比

（4） 维恩位移定律当黑体的温度升高时，其光谱辐射的峰值波长向短波方向移动

（5） 最大辐射定律黑体最大辐射出射度与T的五次方成正比。

2. 什么是分布温度，色温和相关色温

答：光源分布温度是在一定的谱段范围内光源光谱辐亮度曲线和黑体的光谱辐亮度曲线成比例或近似地成比例时的黑体温度。分布温度可描述光源的光谱能量分布特性，与黑体光谱能量分布近似的发射体可用分布温度的概念。

色温是颜色温度的简称。当发射体和某温度的黑体有相同的颜色时，黑体温度称为发射体的色温；任意光源的色只能说与某一温度黑体的色相近，不可能完全相同，相关色温就是发射体和某温度的黑体有最相近的色时黑体的温度。

3. 为什么常说“灯下不观色”？能做到灯下可观色吗?

光度学与色度学知识点

答：太阳光的光谱是连续的全光谱，它包含了赤、橙、黄、绿、青、蓝、紫各种颜色的可见光。白天人们所观察到的物体颜色，是物体将太阳光中与本身颜色相同的可见光反射而形成的，人们看到的是物体真实的颜色。 电光源中，除白炽灯具有与太阳光光谱相接近的、连续的可见光光谱外，许多电光源发出的可见光都不是连续的，或多或少地缺失某些谱线。因此，在电光源照射下的物体，与该电光源中缺失的谱线颜色相同的颜色将不被发射，所以人们看到的物体颜色就失真了，出现了“灯下不观色”的现象。

已经制造出多种高显色的全光谱电光源，其显色性可达到很高，因此在白炽灯及高显色电光源的照射下基本上可做到“灯下可观色”。

4. 简述分光测色仪与色度计的区别

答：分光测色仪是颜色测量最基本的仪器，其不直接测量颜色的三刺激值本身，而是测量物体的光谱反射或光谱透射特性，即测量物体的光谱辐亮度因数或光谱透射比。再选用CIE的标准照明体和标准观察者，通过积分计算求得颜色的三刺激值。

色度计的响应类似人眼视觉，通过直接测得与颜色三刺激值成比例的仪器响应得到颜色三刺激值。三刺激值的获取由仪器内部完成，即用滤色镜来校正仪器光源和探测元件的光谱特性，使输出信号正比于颜色的三刺激值。

5. 标准照明体和标准光源的区别？标准光源有哪几种？对于光谱功率分布而言，D65光源

和D55光源的区别在哪里？

标准照明体是规定光谱能量分布。一种标准照明体有可能只用一种光源就可实现，也有可能要用一种光源的若干标准滤光器的组合才能实现，甚至只能近似地实现。

标准光源是一种实在的光源。

标准照明体A,B,C,D,E(D55，D65，D75)

D65的色温更高，峰值波长蓝移，在短波段能量更高。

6.

7. 简述CIE1931-RGB系统，CIE1931-XYZ系统和CIE1964补充标准色度系统各自的特点及区

别

8.

9. 回答关于颜色的几个问题

（1） 什么是三原色？最常用的三原色是哪三种颜色，为什么？

（2） 写出颜色匹配方程，并做出相应的说明

（3） 画出相加混色之三原色及其补色。

（4） 为什么国际照明协会委员会在提出了1931CIE-RGB系统后，还要提出1931CIE-XYZ

系统和1964CIE-XYZ系统？

答：（1）能够匹配所有颜色的三种颜色，称作三原色，人们通常选择红R、绿、蓝作为

三原色，因为这三种颜色恰好与人的视网膜上红视锥、绿视锥、蓝视锥细胞所敏感的颜

光度学与色度学知识点

色一致。

（2）R量的红颜色（R）、G量的绿颜色（G）和B量的蓝颜色(B)混合，正好与颜色（C）相匹配，即：

（3）如图：（加上相关标注）

（4）因为1931CIE-RGB系统的三刺激值会出现负值，不便于计算和理解。

10. 同色异谱问题：

（1）理解什么是同色同谱、同色异谱

（2）如下两幅图中所示，1、2、3、4为四个样品，D65、A为照明体，根据他们在色品坐

标中的位置情况，简述两幅图中同色异谱的条件。

四、综合题

1. CIE 1931-XYZ系统色品图：

（1） 根据上图描述CIE x，y 色品图上的光谱轨迹具有的颜色视觉特点？

光度学与色度学知识点

（2） 若s光源为自发光体，画出主波长及补色波长，写出兴奋纯度的表达式

（3） 激光显示与LED显示各自的优势

（4） 谈谈你对现代色度学的理解（开放性问题，自行查阅资料）

2. 回答利用分光光度计测量色坐标的相关问题？

（1） 大致画出红、绿、蓝三种LED的光谱功率分布？

（2） 若以其中一种LED光源作为被测对象，采用分光测色仪，2度视场条件下，写出

得到其色品坐标的步骤。

（3） 在筛选LED用于液晶显示屏照明的过程中，同色异谱这一现象是会增加还是降

低液晶显示屏的成本？

（4） 在LED生产线上，若要求对大批量LED进行快速实时色度分析，分光测色仪和

色度计，哪一种会是你的首选，为什么？

good luck

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