明视觉光谱

Ⅰ 为何要研究以可见光为光源的能量利用模式利用可见光有哪几种形式

可见光
不可见光
视觉特性
光谱能量分布特性
辐射度学
光度学
目视法

摘
要：简要分析了节能灯，光谱能量分布特性与人眼的视觉特性的相互作用关系及技术机理。给出了节能灯光辐射能量的测量对象，及与之相适应的测量体系。仅供参考。

一、节能灯的定义

（一）、荧光灯
在描述节能灯之前，应先描述一下荧光灯。
荧光灯，为汞蒸气气体放电光致发光电光源。分为低压汞蒸气放电荧光灯和高压汞蒸气放电荧光灯两大类。
高压汞蒸气放电荧光灯，又分有高压汞灯和超高压汞灯，用于工业照明和特殊场合照明。
低压汞蒸气放电荧光灯，在现实照明领域简称为：荧光灯。荧光灯管管径有T10、T8、T6、T5、T4、T3等，其形状有直管型、U型、螺旋型、H型、环型、双D型等。
（二）、节能灯
节能灯原本是一个功能性词汇，是对荧光灯技术性能和品质目标的描述。节能灯的技术实质是：低压汞蒸气放电荧光灯。
原本一个功能性词汇，之所以能演变成一个产品的名称性词汇。得益于电光源领域的科技进步，特别是发光材料的科技研发所取得的突破性进展（作者韩俭荣）。
自二十世纪九十年代以来，荧光灯产业界的工程技术人员。综合运用气体放电物理理论和电光源化学理论的新成果，经过艰苦科研攻关，将荧光灯的技术性能和品质，向前推进了一大步。由此，荧光灯脱胎换骨新生出节能灯。
电光源企业将荧光灯生产成管径为T5的：直管型、U型、螺旋型、H型等等多种形状的节能灯，用于民用和工商业照明。
（三）、节能灯与荧光灯实质区别
节能灯与荧光灯相比较，其外形基本相似，有的基本一样。实质区别在于技术特性与品质，即：电度学与光度学的技术特性和品质参数。在诸多技术特性和品质参数中，主要的实质区别为：高光效、高节能。部分技术品质优秀的节能灯，会注重有效视觉光效这个目标。

二、电光源与光

1、光是一种电磁辐射波，是一种电磁辐射能。其波长区间较宽：从宇宙射线到长波。光辐射能量，人眼并不是都能看的见。光辐射能量包括可见光和不可见光两部分。
2、从电磁辐射波谱可以看到，可见光只是电磁辐射波中的一小部分。通常认为波长在390-770nm范围的电磁辐射波为可见光。
3、在可见光波长范围内，人眼睛对光与色的真实视觉感，依可见光的波长从长到短表现为：红、橙、黄、绿、青、蓝、紫色。
4、在可见光波长范围内，人眼睛对光与色真实视觉感的灵敏度也是不一样的。分为高灵敏可见光和低灵敏可见光（作者韩俭荣）。
5、电光源将电能转换成光辐射能用于照明，产生的光辐射能量，并不全是可见光辐射能量。包含可见光辐射能量与不可看见光辐射能量两部分。
6、电光源将电能转换成光辐射能用于照明，人眼睛能感觉到的可见光辐射能量，才是真正有效用的辐射能量。
7、电光源的技术与品质不同，光辐射能量的光谱能量分布结构不同。其可见光与不可见光辐射能量的比例也是不同的。（青岛法兰克微电子，韩俭荣撰写的专题文章。有厂家将文章删掉作者的单位名称和作者的名字。而后，或者整篇或者大篇幅的，直接应用于自己的网站上。希望以后不要这样。）
8、电光源产生的可见光辐射能量，具有一定的波长区间范围和光谱能量分布结构。电光源的技术与品质不同，可见光辐射能量的光谱能量分布结构不同。可见光辐射能量中包括：高灵敏可见光和低灵敏可见光两部分。
9、电光源的技术与品质不同，可见光辐射能量的光谱能量分布结构不同。在其可见光辐射能量中，高灵敏可见光和低灵敏可见光，辐射能量的比例也是不同的。

三、人眼的视觉特性

（一）、人眼的视觉生理构造与机理

1、人眼的视觉生理构造

人眼近似为一个球形，假如从前向后切开，就会得到一个人眼的切面图。最前面的是充满水晶体的前房。前房后面是后房，里面装满了后方液。最后面是视网膜。

在视网膜上分布有大量的感光细胞。感光细胞分为杆状细胞和锥状细胞，两者功能不一样。

2、人眼的视觉机理

视网膜是眼睛感受光辐射能量刺激的机体。外界的光辐射能量进入眼内，在视网膜上，由杆状细胞和锥状细胞综合成像后，由视神经传递到大脑中枢形成视觉。

（二）、空间环境与人眼的视觉状态

人眼所处的空间环境，有明亮的、有黑暗的、有介于明亮与黑暗之间的。（作者韩俭荣）一般定义为：明视觉状态、暗视觉状态和中间视觉状态。

明视觉状态：人眼所处的空间环境，亮度大于3cd，为明视觉状态。

暗视觉状态：人眼所处的空间环境，亮度小于0.001cd，为暗视觉状态。

中间视觉状态：人眼所处的空间环境，介于明视觉和暗视觉之间的，为中间视觉状态。

电光源将电能转换成光辐射能用于照明，其运行环境的空间环境为人眼的明视觉状态。

（青岛法兰克微电子，韩俭荣撰写的专题文章。有厂家将文章删掉作者的单位名称和作者的名字。而后，或者整篇或者大篇幅的，直接应用于自己的网站上。希望以后不要这样。）

（三）、人眼的视觉特性

1、人眼视网膜上的杆状细胞和锥状细胞，两者对光辐射能量刺激的响应灵敏度不同，功能不一样。

杆状细胞：对光辐射能量刺激的响应灵敏度高，能够感受极微弱的光能量辐射。但是，不能很好地区分颜色和分辨物体的细节。

锥状细胞：对光辐射能量刺激的响应灵敏度低，不能够感受极微弱的光能量辐射。但是，对颜色的响应灵敏度高，能够很好地区分颜色，分辨物体的细节（作者韩俭荣）。

2、在不同的视觉状态下，人眼的视觉，是由杆状细胞和锥状细胞综合成像后产生的。因此，对不同光谱的光辐射能量，对应于不同的响应灵敏度。

3、在不同的视觉状态下，对光辐射能量刺激的响应，起主导作用的感光细胞不同。对不同光谱的光辐射能量，响应灵敏度的对应关系也是不同的。

4、人眼视网膜上的锥状细胞，又细分为三种感光细胞。在明视觉状态下，分别对可见光辐射能量中的，红、绿、蓝三个可见光谱带的辐射能量，对应于高响应灵敏度。

（青岛法兰克微电子，韩俭荣撰写的专题文章。有厂家将文章删掉作者的单位名称和作者的名字。而后，或者整篇或者大篇幅的，直接应用于自己的网站上。希望以后不要这样。）

四、人眼的视觉特性函数曲线

（一）、电光源产生的可见光辐射能量，具有一定的波长范围，可以细分成若干个单光谱的光辐射能量。

（二）、人眼视网膜上的感光细胞，对每一个单光谱的光辐射能量，一对一地对应一个响应灵敏度。

（三）、在平面坐标图上，以波长为横轴，以响应灵敏度为纵轴。将每个单光谱的光辐射能量与响应灵敏度一对一地对应点进行描绘，就会得到一条类似于正弦抛物线的曲线，我们称其为：人眼的视觉特性函数曲线。

（四）、人眼的视觉特性函数曲线，我们设置两个特征参量进行描述，即：峰值和半峰宽度。（作者韩俭荣）峰值只有一个，在峰值基本确定的前提下，视觉特性函数曲线的半峰宽度也基本确定。

五、人眼的视觉特性函数曲线的物理意义

1、人眼的视觉特性函数曲线的物理意义：表征的是人眼的视觉灵敏度与光频谱之间的关系。表明人眼的视觉对光具有选择性。同等能量的可见光辐射，其波长不同，在人眼中产生的真实视觉感，是不同的。

2、峰值的物理意义：表征的是峰值所对应的光频谱的光辐射，单位能量在人眼中产生的真实视觉感最强烈。在峰值左右两边，离峰值所对应的光频谱，越远的光频谱的光辐射，单位能量在人眼中产生的真实视觉感越低。

3、半峰宽度的物理意义：1/2峰值高度处，视觉特性函数曲线上两点所对应的波长范围，我们称为：人眼的视觉特性函数曲线的半峰宽度。表征的是：在半峰宽度的波长范围内，单位光辐射能量在人眼中产生的真实视觉感强烈（作者韩俭荣）。

也可以理解为：在半峰宽度的波长范围内的光辐射，人眼视觉对其辐射能量刺激的响应为高响应灵敏度。

（青岛法兰克微电子，韩俭荣撰写的专题文章。有厂家将文章删掉作者的单位名称和作者的名字。而后，或者整篇或者大篇幅的，直接应用于自己的网站上。希望以后不要这样。）

六、节能灯光谱能量分布特性与人眼的视觉特性函数曲线

1、节能灯是气体放电光源，其光辐射能量是由红、绿、蓝色，三个不同峰值、不同频谱宽度的独立窄带光谱合成的。将窄带光谱的各个峰值点进行描绘，就得到一条节能灯的光谱能量分布特性曲线。这条特性曲线，是一条不是很规则的近似于抛物线的曲线（作者韩俭荣）。

2、节能灯的光谱能量分布特性曲线不是固定的，与节能灯的技术性能和品质有关。

3、节能灯的光谱能量分布特性曲线，如果能够靠近人眼的视觉特性函数曲线。在相同光辐射能量的前提下，节能灯的光辐射能量，在人眼上产生的光与色的真实视觉感就强烈。越靠近，越强烈。假如，两条曲线能重叠，其真实视觉感就最强烈。

七、电光源光辐射能量的测量体系

光辐射能量是一种电磁辐射能量。对光辐射能量的测量，现存在两种不同的测量体系。即：辐射度学和光度学体系。
1、辐射度学体系：是以纯客观的物理概念为理论基础，以纯客观的物理能量为测量对象的评价体系。
它适应于光辐射能量的全波段，仅从能量的角度对光辐射能量进行评价（作者韩俭荣）。
2、光度学体系：是以辐射度学体系的基本理论为指导，以人眼睛的生理视觉特性为基础。是以在人眼睛上，能够产生明暗与颜色真实视觉感的光辐射物理能量，为对象的评价体系。
它适应于光辐射能量的可见光波段，是从光辐射能量与人眼睛真实视觉感的相互作用的对应关系的角度，对光辐射能量进行评价。

Ⅱ 明暗视力的机理，什么是明视和暗视

由于人抄眼存在的两种光感受器细胞——视锥和视杆细胞的不同特性，人眼的视觉根据亮度的变化可分为明视觉、暗视觉和中间视觉。根据国际照明学会（CIE）1983年的定义，明视觉指亮度超过几个cd/m2（通常认为超过3 cd/m2）的环境，此时视觉主要由视锥细胞起作用，最大的视觉响应在光谱蓝绿区间的555nm处；暗视觉指环境亮度低于10-3 cd/m2时的视觉，此时视杆细胞是主要作用的感光细胞，光谱光视效率的峰值约在507nm；中间视觉介于明视觉和暗视觉亮度之间，此时人眼的视锥和视杆细胞同时响应，并且随着亮度的变化，两种细胞的活跃程度也发生了变化。一般从白天晴朗的太阳到晚上台灯的照明，都是在明视觉范围内的；而道路照明和明朗的月夜下，为中间视觉照明；昏暗的星空下就是暗视觉了。人眼的明视觉和暗视觉特征见下表，中间视觉介于明视觉与暗视觉之间。

Ⅲ 光通量的基本释义

光通量是指按照国际规定的标准人眼视觉特性评价的辐射通量的导出量，以符号Φ(或Φr)表示。光通量与辐射通量的关系为，式中Km为光谱光视效能的最大值，等于683lm/W;V (λ)为国际照明委员会(CIE)规定的标准光谱光视效率函数;Φeλ为辐射通量的光谱密集度。光通量的单位是lm(流明);λ为光谱光视效率。1lm等于由一个具有1cd (坎德拉)均匀的发光强度的点光源在1sr(球面度)单位立体角内发射的光通量，即1 lm=1 cd·sr。一只40W的普通白炽灯的标称光通量为360lm，40 W日光色荧光灯的标称光通量为2100 lm，而400 W标准型高压钠灯的光通量可达48000 lm。
光视效能是光通量与相应的辐射通量之商，单位是lm/W。对于复合辐射，其符号为K，K=Φ/Φe。波长为λ的单色辐射的光视效能符号为K(λ)，称为光谱光视效能，即 ,式中Km为K(λ)的最大值，称为最大光谱光视效能。根据各国国家计量实验室测量的平均结果，在明视觉条件下，Km位于频率为540×101Hz处(λ=555 nm处)。1977年国际计量委员会采用频率为540×10Hz的单色辐射的最大光谱光视效能Km=683 lm/W。在暗视觉条件下，K′m=1754 lm/W。
光谱光视效率函数亦称视见函数。它是在特定光度条件下，视亮度感觉相等的波长为λm和λ的两个辐射通量之比，以符号V(λ)表示。λm选在最大比值等于1处。在明视觉条件下(适应亮度大于几个坎德拉每平方米)，λm=555 nm，此时V(λ)=1。1971年国际照明委员会(CIE)公布的明视觉V(λ)的标准值于1972年获国际计量委员会批准(见图)。在暗视觉条件下(适应亮度小于0.01 cd/m)的光谱光视效率函数以符号V′(λ)表示，其最大值位置向短波方向移动，在λ′m=507 nm时，V′(λ)=1。图中的V′(λ)曲线是CIE1951年推荐的。

Ⅳ 光谱光视效能的概念

光视效能描述某一波长的单色光辐射通量可以产生多少相应的单色光通量。 明视觉光视效能函数表
即光视效能Kl定义为同一波长下测得的光通量与辐射通量的比值。单位：流明/瓦特（lm/W）。 赞同0| 评论

Ⅳ 瞳孔的大小和近视的深浅有什么关系

瞳孔大小与近视眼无关，每次验光医生用尺子不是量的瞳孔大小，而量的瞳孔距离。为的是让你的眼镜镜片的焦点和你的瞳孔相重合，不至于影响视轴。

Ⅵ 明视觉条件下，对420nm 紫光若要获得与555nm黄绿光相同的亮度感觉，它们的辐射功率比应怎样

用分光辐射照度计CL-500A测下，可以读取相对光谱功率。

Ⅶ 什么是视觉功能的两重性

明视觉和暗视觉（Photopic and Scotopic Vision） 不同波长的光刺激在两种亮度范围内作用于视觉器官而产生的视觉现象。在光亮条件下，视锥细胞能够分辨颜色和物体的细节。当刺激物作用于视网膜中央凹时，视敏度最高，偏高中央凹5°时，视敏度几乎降低一半，在偏离中央凹40—50°的地方，视敏度只有中央凹的1/20。社网膜不同部位视敏度的判别与视锥细胞的分布情况是一致的。视风膜一定区域的视锥细胞数量决定着视觉的敏锐程度。视杆细胞只在较暗条件下起作用，适宜于微光视觉，但不能分辨颜色与细节。1912年。J.V.凯斯根据上述事实，提出了视觉的两重功能学说，认为视觉有两重功能：视网膜中央的“视锥细胞视觉”和视网膜边缘的“视杆细胞视觉”，也叫做明视觉和暗视觉。

由于视觉的两重机能，正常视觉的人由光亮环境到黑暗环境时，由视锥细胞视觉转到视杆细胞视觉，对不同波长的光的视觉感受性也发生变化。在光亮条件下，人眼可看到光谱上明暗不同的各种颜色。光谱亮度降到一定程度的时候，人眼便看不到光谱上的各种颜色，整个光谱表现为一条不同明暗的灰带。通过实验确定人眼观察不同波长的光达到同样明度时所需的辐射能量，可以确定人眼对不同波长可见光谱的感受性。

实验是在两种照明条件下进行的：在光亮条件下，要求许多观察者调节光谱的不同单色光的强度去适应一个固定亮度的白灯光；在黑暗条件下，调节各波长光的强度，直到达到视觉阈限水平，即达到刚可看到光亮的程度。将实验结果的相对辐射能量与波长作图，就得到图1的两条曲线：

上面的曲线是1923年K.S.吉布森和E.P.廷德尔的平均实验结果，曲线表示在明视觉条件下用不同波长单色光匹配一定亮度所需的相对辐射能量：在400纳米附件需要很大的能量，在555纳米的黄绿处降低到最小值，到了700纳米以后再增到最大的能量，即在400纳米和700纳米波段人眼的感受性很低，而在555纳米人眼的感受性最高。这一曲线代表明视觉条件下视锥细胞的颜色视觉功能。

下面的曲线代表暗视觉条件下视网膜边缘视杆细胞的视觉功能（无颜色感觉）。这一曲线表明，在400纳米需要较高的能量才能达到视觉阈限，然后随波长的增加能量降低，最低值在510纳米附件，在这个波长以后能量需再度增加，在700纳米一端达到最大值。

总结两条曲线的关系可以看到，视锥视觉与视杆视觉的最大感受性处在光谱的不同部位。视锥细胞对光谱黄绿部位（555纳米）最敏感，而视杆细胞对光谱蓝绿部位（510纳米）最敏感。但每个人的明视视锥细胞和暗视视杆细胞感受性是略有差异的。这是因为人眼的光谱感受性受视网膜中央黄斑区的黄色素的影响。黄色素是吸收短波的辐射的，每人视网膜的黄色素密度不完全相同。另外，人眼的光谱咸光性不受年龄的影响，随年龄的增大晶体变黄，也造成明视觉和暗视觉兴谱感受性的个体差异。

1924年国际照明委员会（简称CIE）采用了吉布森和廷德尔推荐的材料，规定了明视觉的等能光谱相对明亮度曲线，简称明视觉曲线[V（λ）]（如图2）所示。1951年，CIE又根据1945年G.沃尔德和1949年B.H.格劳福德的实验结果，规定了暗视觉的等能光谱相对明亮度曲线，简称暗视觉曲线[V’（λ）]（如图2所示）。这一曲线代表在完全暗适应条件下，年龄低于30岁的观察者，刺激物离开中央凹大于5°的视杆细胞的平均光谱感受性。

视觉的两生功能也得到病理学材料的证明实。视锥 细胞退化或机能丧失的日盲症患者的视网膜中央部位是全盲的，同时也是全色盲。夜盲症患者是由于视杆细胞内缺少感光化学物质（视紫红质），在黑暗条件下视觉便发生困难。另外在一些昼视动物的视网膜中，只有视锥细胞，而无视杆细胞，昼视动物一般能分辨颜色。在大多数鸟类都是昼视的。在夜视动物的视网膜中则只有视杆细胞，而无视锥细胞。夜视动物一般都是色盲。

Ⅷ 什么叫光谱光视效率

所谓光谱视觉效率函数或视见函数是指光谱不同波长的能量对人眼产生感觉的效率。光视效能描述某一波长的单色光辐射通量可以产生多少相应的单色光通量。
即光视效能Kl定义为同一波长下测得的光通量与辐射通量的比值。单位：流明/瓦特（lm/W）。

Ⅸ 明视觉和暗视觉的简单概念

明视觉，是指人在明亮环境下使用的视觉分辨能力，其视觉功能的担纲者为视网膜上的视锥细胞。暗视觉，是指人在暗环境下使用的视觉分辨能力，其视觉功能的担纲者为视网膜上的视杆细胞。