【正文】 在同一種介質(zhì)中傳播時(shí)，總是沿直線方向進(jìn)行。當(dāng)媒質(zhì)發(fā)生改變時(shí)，光線或被反射，或被透射，或被吸收。同時(shí)還有光的色散、干涉、衍射和偏振現(xiàn)象。（1）光的反射當(dāng)光線遇到不透明的物體表面時(shí)，大部分光背反射，小部分被吸收。光線在鏡面和擴(kuò)散面上的反射有以下幾種類型。①規(guī)則反射在光滑界面上所產(chǎn)生的光的反射稱為規(guī)則反射，又稱鏡面反射，如圖32所示。光的入射光線、反射光線和過(guò)入射點(diǎn)的界面發(fā)線都位于同一個(gè)平面上，并且入射角等于反射角，反射光線和入射光線分別位于發(fā)線的兩側(cè)，這就是光的反射定律。②散反射 當(dāng)光線從某方向入射到經(jīng)散射處理的鋁板、經(jīng)涂刷處理的金屬板或毛面白漆涂層時(shí)，反射光向各個(gè)不同的方向散開，但其總方向是一致的，如圖33所示，其光束的軸線方向仍遵守反射定律，這種光的反射稱為散反射。③漫反射光線從某方向入射到粗糙表面或涂有無(wú)光澤鍍層的表層時(shí)，光線被分散在許多方向，在宏觀上不存在規(guī)則反射，這種光的反射稱為漫反射。當(dāng)反射遵守朗伯（Lamber）余弦定律時(shí)，即任意方向的光強(qiáng)Iθ與該反射面的法線方向的光強(qiáng)I0所成的角度θ的余弦成比例（Iθ=I0cosθ），而與光的入射方向無(wú)光，從反射面的各個(gè)方向看去，光的亮度均相同，這種光的反射稱為各向同性漫反射，如圖34所示。 圖32 規(guī)則反射 圖33 散反射 圖34 各向同性漫反射④混合反射光線從某方向入射到瓷釉或帶高度光澤的漆層上時(shí)，規(guī)則反射和漫反射皆存在，這種現(xiàn)象稱為混合反射。在定向反射方向上的放光強(qiáng)度比其他方向上的要大得多，而且有最大亮度。其他方向上也有一定數(shù)量的反射光，而其亮度分布實(shí)不均勻的。（2）光的折射、全反射與透射①折射光從第一種介質(zhì)進(jìn)入第二種介質(zhì)時(shí)，若傾斜入射，這在入射面上有反射光，而進(jìn)入第二種介質(zhì)時(shí)有折射光，如圖35所示。②全反射當(dāng)光線從高折射率的媒介（光密物質(zhì)）射向敵折射率的媒質(zhì)（光疏物質(zhì)）時(shí)，入射角小于折射角。當(dāng)入射角未達(dá)到90176。時(shí)，折射角已達(dá)90176。繼續(xù)增大入射角，則光線全部返回到光密物質(zhì)內(nèi)，不再有折射光，這種現(xiàn)象稱為全反射。光不再?gòu)墓饷芪镔|(zhì)進(jìn)入光疏物質(zhì)是的入射角稱為臨界入射角（A）。③透射光入射到透明或半透明的材料表面時(shí)，一部分被反射，一部分被吸收，大部分的光可以透射過(guò)去。（3）光的吸收材料對(duì)光的吸收式光能轉(zhuǎn)換為能量的其他形式時(shí)引起的。當(dāng)一定波長(zhǎng)的平行光束穿過(guò)均勻媒質(zhì)時(shí)，光強(qiáng)的損失隨距離（x）和波長(zhǎng)有關(guān)的線吸收率（α）呈指數(shù)式衰減[即i(x)=i0expαx ,其中i0為光束的初始光強(qiáng)]。有些材料在可見(jiàn)范圍內(nèi)對(duì)不同波長(zhǎng)的光有不同的吸收率α，當(dāng)光線通過(guò)這些材料時(shí)，其光譜分布會(huì)有所改變，因此這種材料科用來(lái)制造濾色片。 光的基本度量（1）光通量Φ光源在單位時(shí)間內(nèi)發(fā)出的光量稱為光源的光通量，以Φ表示，單位為流明(lm)。它是根據(jù)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)觀察者的作用導(dǎo)出的光度量。對(duì)于明視覺(jué)，若輻射體的光譜輻射通量為Φe（λ），其光通量Φ的表達(dá)式為： Φ = Km 0∞dΦe（λ）dλV（λ）dt （31）式中：dΦe（λ）/dλ為輻射通量的光譜分布；V（λ）為光譜光（視）效率；Km為輻射的光譜光（視）效能的最大值（lmW1），在單色輻射時(shí)，明視覺(jué)條件下的Km值為6831W1（當(dāng)λm=555nm時(shí)）；Φ為光通量（lm，1lm=1cd1sr）。（2）放光強(qiáng)度I光源在給定方向的單位立體角中發(fā)射的光通量定義為光源在該方向上的光強(qiáng)度（簡(jiǎn)稱光強(qiáng)），以I表示。若在某微小立體角dω內(nèi)的微小光通量為dΦ（ψ，θ），則該方向上的光強(qiáng)為I=dΦdω （32）單位為坎德拉（cd），1cd=1lm1sr1?？驳吕菄?guó)際單位制和我國(guó)法定單位制的基本單位之一，其他光度量單位都是由坎德拉導(dǎo)出的。1979年10月，第16屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)通過(guò)的坎德拉重新定義為：一個(gè)光源發(fā)出頻率為5401012Hz的單色輻射（對(duì)應(yīng)于空氣中的波長(zhǎng)為555M的單色輻射），若在一定方向上的輻射強(qiáng)度為1/683Wsr1，則光源在改方向上的發(fā)光強(qiáng)度為1cd。（3）光照度E在被照物體表面上，單位面積內(nèi)所接受的光通量稱為光照度（簡(jiǎn)稱照度）。光照度是表征表面被照明程度的量，以E表示，單位為勒克斯（lx），1lx=1lmm2。如微小面積dS上受到的光通量為dΦ，則E為 E=dΦdS （33）照度的單位除了lx外，在北美地區(qū)還使用英尺燭光（fc），1fc=。在工程上還曾經(jīng)用過(guò)輻透（ph）、豪輻透（mph）等。各種照度單位的換算關(guān)系列于表11中，拱參考。表11各種照度單位換算表單位名稱勒克斯1lx=1lmm2輻透1ph=1lmcm2英尺燭光1fc=1lmft2勒克斯1lx=1lmm21 1 9輻透1ph=1lmcm210 0001929英尺燭光1fc=1lmft2 0761lx的照度是比較小的，在此照度下只能大致地辨認(rèn)周圍物體。通常，白天采光良好的室內(nèi)照度為100~500lx，晴朗的室外太陽(yáng)非直射下的地面照度為103~104lx，而中午太陽(yáng)直射下的地面照度可達(dá)105lx。在照明質(zhì)量的量化標(biāo)準(zhǔn)中，一般推薦辦公室的平均水平照度為500~1000lx；在商業(yè)照明中，推薦的垂直照度平均值為300~500lx。（4）光的射度M對(duì)于有一定表面積的發(fā)光體，在不同位置上的發(fā)光程度可能不同，因此需要用光出射度來(lái)表征。光出射度是指單位面積發(fā)出的光通量，以M表示，單位為lmm2。若在發(fā)光體表面上任取的微小單元面積是dA，發(fā)出的光通量為dΦ，M則為： M=dΦdA （34）光出射度主要針對(duì)面光源而言。這里所說(shuō)的面光源還包含不發(fā)光的表面受到光照后形成的二次發(fā)光面，其出射度為： 發(fā)射發(fā)光 M=ρE 透射發(fā)光 M=τE式中：ρ為被照面的反射系數(shù)（反射比），τ為被照面的透射系數(shù)（透射比），E為被照射的二次發(fā)光面的照度。照度和光出射度有類似的定義和相同的量綱，其區(qū)別在于照度表示受照面所接收到的光通量密度，而光出射度表示發(fā)光面所發(fā)出的光通量的表面密度。（5）亮度L光源在某一方向的光亮度（簡(jiǎn)稱亮度）L（φ，θ）是光源在該方向上的單位投影面在單位立體角中發(fā)射的光通量。如在微小的面積dA和微小的立體角d ω內(nèi)的光通量 dΦ（φ，θ），則亮度為： Lφθ=d2Φ（φ，θ）d ω dA cosθ （35） 式中，d2Φ（φ，θ）為通過(guò)給定點(diǎn)的輻射束元傳輸?shù)牟o定方向立體角d ω內(nèi)傳播的光通量；dA為包括給定點(diǎn)的輻射束截面積；θ為輻射束截面積與輻射束方向的夾角。該量的符號(hào)為L(zhǎng)，單位為坎德拉每平方米（cdm2=lmm2sr1）。（6）發(fā)光效率（光效）η發(fā)光效率（光效）是指一個(gè)光源所發(fā)出的光通量Φ與光源消耗的電功率P1之比。由于光源的電功率并不全部變成可見(jiàn)光，其中有相當(dāng)一部分變成其他形式的能量。故 光效η為： η = ΦP1 =Km380780ΦeV(λ)dλP1 （36）式中：η的單位是lmW1，即每瓦電力所發(fā)出的光的量，其數(shù)值越高表示光源的效率越高。在選擇光源時(shí)，效率是一個(gè)重要的考慮因素。目前商用白光LED的光效尚未達(dá)到熒光燈的水平，但早已超過(guò)白熾燈和鹵鎢燈。 色度學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)各種光源發(fā)出的光，由于光譜功率分布的差異與世間萬(wàn)物光譜反射率或透射率的不同，在日光下的3下呈現(xiàn)出五彩繽紛的各種不同的顏色。 顏色（1）顏色的特性①無(wú)彩色和彩色顏色可以分為無(wú)彩色和彩色。無(wú)彩色是指白色、黑色和各種深淺不同的灰色，把他們排列成一個(gè)系列即成為黑白系列，如圖35所示。純白是反射比ρ等于1的理想的完全反射體，而純黑e等于0的無(wú)反射的物體，它們?cè)谧匀唤缰胁⒉淮嬖?。接近純白的有氧化鎂，接近純黑的有黑絨。黑白系列代表物體反射比的變化，在視覺(jué)上的表現(xiàn)為明度的變化。由于白色、黑色及灰色物體對(duì)光譜各波段光的反射是沒(méi)有選擇性的，故被稱為中性色。圖35 黑白系列彩色在知覺(jué)意義上是指有色調(diào)的知覺(jué)色，也就是黑白系列以外的各種顏色。彩色有3個(gè)特性，即色調(diào)、明度和彩度。色調(diào)：亦稱色相，表示不同波長(zhǎng)的可見(jiàn)光在視覺(jué)上的屬性，如紅、黃、藍(lán)等。光源的色調(diào)決定于輻射光譜組成對(duì)人眼所產(chǎn)生的感覺(jué)，而物體的色調(diào)決定于物體對(duì)光源的光譜輻射有選擇的反射或透射對(duì)人眼所產(chǎn)生的感覺(jué)。明度：在同樣的照度條件下、依據(jù)表現(xiàn)為白色或高透射比的表面的視亮度來(lái)判斷某一表面的的視亮度。彩度：在同樣的照明條件下，一個(gè)區(qū)域根據(jù)表現(xiàn)為白色或高透射比的區(qū)域的視亮度比例來(lái)判斷的顏色的豐富程度。彩度也稱為飽和度，表示彩色光在整個(gè)色覺(jué)（包括無(wú)彩色）中的純潔度?？梢?jiàn)光譜中的各種單色光是純潔的，是最飽和的色彩，通常稱為光譜色。無(wú)彩色的黑白系列只有明度的區(qū)別，而沒(méi)有色調(diào)和彩度的特性。例如，越接近白色，明度越高；越接近黑色，明度越低。因此，對(duì)于黑白系列，只有根據(jù)明度的差別來(lái)辨認(rèn)物體；而對(duì)于彩色，可以從明度、色調(diào)和彩度上來(lái)辨認(rèn)物體，從而大大提高人們識(shí)別物體的能力。②顏色混合定律引起顏色刺激的不一定是單色光，而往往是復(fù)合光，既是各種波長(zhǎng)輻射的總和。人們的視覺(jué)器官降不同波長(zhǎng)的光線綜合成一種顏色的感覺(jué)。這種綜合過(guò)程符合格拉斯曼顏色混合定律。該顏色定律的主要內(nèi)容如下：，即明度、彩度和色調(diào)的變化。，如果一個(gè)成分連續(xù)變化，則混合色的外貌也隨之連續(xù)變化。由此導(dǎo)出下述兩條定理。補(bǔ)色律：每一種顏色都有一個(gè)相應(yīng)的補(bǔ)色。如果某一顏色與其補(bǔ)色以適當(dāng)?shù)谋壤旌希瑒t可產(chǎn)生白色和灰色；如果兩種按其他的比例混合，則產(chǎn)生近似比重大的顏色成分的非飽和色。中間色律：任何兩種非補(bǔ)色混合時(shí)產(chǎn)生中間色，其色調(diào)取決于兩種顏色的相當(dāng)數(shù)量，其飽和度取決于兩者在色調(diào)順序上的遠(yuǎn)近。，不管它們的光譜組成是否相同，在顏色混合中具有相同的效果。也就是說(shuō)，凡是在視覺(jué)上相同的顏色都是等效的。由此導(dǎo)出顏色的替代律：相近顏色混合后仍相似。根據(jù)顏色替代定律，可以利用顏色混合方法萊產(chǎn)生或代替各種所需要的顏色。，這一定律稱為亮度相加定律。上述顏色混合定律適合于各種顏色光的相加混合，而不適合于染料或涂料的混合。因?yàn)楦鞣N顏色光的混合（或稱加色法混合）是由于不同顏色的光引起眼睛的同時(shí)興奮；而染料或涂料的混合稱為減色法混合，這種混合所得到的顏色是由于不同波長(zhǎng)的光在所混合的染料或涂料微粒中被逐漸吸收而產(chǎn)生的。圖36 顏色環(huán)圖36顏色環(huán)顏色及其混合規(guī)律可以用顏色環(huán)示意。例如，把顏色飽和度最高的光譜色加上紫紅色，然后依照波長(zhǎng)順序就可圍成一個(gè)圓環(huán)，稱之為顏色環(huán)，如圖36所示。白色位于圓環(huán)中心。當(dāng)兩種顏色混合時(shí)，混合色在圓環(huán)中的位置取決于兩種顏色成分的比例，并且靠近比重大的那種顏色。凡是兩種顏色混合時(shí)產(chǎn)生白色和灰色的，那么這兩種顏色稱為互補(bǔ)色。關(guān)于顏色環(huán)中心對(duì)稱的顏色都是互補(bǔ)色。例如，黃和藍(lán)是一對(duì)互補(bǔ)色，紅和綠是一對(duì)互補(bǔ)色，等等。因此，當(dāng)一對(duì)互補(bǔ)色按各種比例混合后，所產(chǎn)生的顏色就位于連續(xù)互補(bǔ)色的直線上，呈白色或各種非飽和色。顏色換上任何兩個(gè)非互補(bǔ)色相混合后，可以得到兩色中間的混合色，并位于兩色相連的直線上，其色調(diào)取決于兩顏色的比例。（2）表色系統(tǒng)人們用兩種系統(tǒng)來(lái)表示光源和物體的不同顏色。①孟塞爾（Munsell）系統(tǒng)。它用一個(gè)類似球體的模型，把各種表面色的3種基本特性：色調(diào)H、明度V、彩度（飽和度）C全部表示出來(lái)。立體模型中的每一部位都代表一種特定的顏色，并都有一個(gè)標(biāo)號(hào)。 ②CIE表色系統(tǒng)與用分光儀器將白色光散成許多單色光相反，人們也試圖用幾種單色光相混合以得到所要求的顏色光，并獲得成功?；焐珜?shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，所有顏色的光都可以由某3種單色光按一定的比例混合而成。這3種單色光中的任何一種都不能由其余兩種混合產(chǎn)生。這3種單色光稱為三原色。1931年CIE規(guī)定的RGB系統(tǒng)的三原色光波長(zhǎng)分別為λR=，λG==（R）、綠光（G）和藍(lán)光（B）。但采用RGB系統(tǒng)時(shí)發(fā)現(xiàn)，在某些情況下，有些涼出現(xiàn)負(fù)值，給計(jì)算帶來(lái)很大不便。所以，1931年CIE又規(guī)定了一個(gè)新的系統(tǒng)，既是CIE XYZ系統(tǒng)。 與顏色有關(guān)的照明參量（1）色溫與相關(guān)色溫色溫是光源顏色的一種表色方法。當(dāng)光源所發(fā)出的光的顏色與黑體在某一溫度下的顏色相同時(shí)，這一黑體的溫度稱為光源的顏色溫度Tc，簡(jiǎn)稱色溫（CT），用熱力學(xué)溫度表色，單位為K（開爾文）。不同溫度黑體的光色變化在色度圖上形成一個(gè)弧形軌跡，被稱為黑體軌跡。熱輻射光源（如白熾燈、鹵鎢燈等）的顏色變化基本上與黑體軌跡相符。對(duì)于一其他形式發(fā)光的光源，其發(fā)光不一定落在黑體軌跡上。在此情況下，只能用相關(guān)色溫來(lái)表示。若光源發(fā)出的光與黑體在某一溫度下的顏色最接近，則黑體此時(shí)的溫度稱為該光源的相關(guān)色溫。通常，色溫高的光源的顏色偏藍(lán)，色溫低的光源的顏色偏紅。光色偏藍(lán)的稱為冷（或冷光），光源的顏色偏紅的稱之為暖色，介于冷色和暖色之間的光色稱之為中間色。（2）顯色性照明光源除了用色溫表示其自身的顏色（即色表）外，還用顯色性作為另一個(gè)常用的評(píng)價(jià)指標(biāo)。顯色性是指光源的光照射到物體上所產(chǎn)生的客觀效果和對(duì)物體真實(shí)色彩的顯現(xiàn)程度。顯色性高的光源對(duì)顏色的表現(xiàn)較好，所看到的顏色就接近自然原色；顯色性低的光源對(duì)顏色的表現(xiàn)較差，所看到的顏色偏差也較大。可見(jiàn)光的波長(zhǎng)在380~780nm的范圍內(nèi)，也就是我們?cè)诠庾V中看到的紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫的范圍。如果光源發(fā)出的光中所含的各色光的比例和自然光相近，則人眼所看到的顏色也就較為逼真。顯色性好的光源（如白熾燈），其光譜分布能覆蓋大部分見(jiàn)光的區(qū)域。再好的裝潢、擺設(shè)、藝術(shù)品和衣物等，有時(shí)也會(huì)因所選擇的光源不當(dāng)而失色。一般人工照明光源用顯色指數(shù)Ra作為顯色性的評(píng)價(jià)指標(biāo)。Ra值的范圍為0~100Ra值越高，光源的顯色性就越好。一般認(rèn)為Ra=80~10