Upload
karena
View
54
Download
0
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Light and Color. Assist. Prof. Dr. Pisit Phokharatkul Email: [email protected]. คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า เป็นคลื่นชนิดหนึ่งที่ไม่ต้องใช้ตัวกลางในการเคลื่อนที่ เช่น คลื่นวิทยุ คลื่นไมโครเวฟ - PowerPoint PPT Presentation
Citation preview
Light and Color
Assist. Prof. Dr. Pisit PhokharatkulEmail: [email protected]
คลนแมเหลกไฟฟา เปนคลนชนดหนงทไมตองใชตวกลางในการเคลอนท เชน
คลนวทย คลนไมโครเวฟ ปจจบนมการใชคลนแมเหลกไฟฟาในหลาย ๆ
ดานเชน การตดตอสอสาร (มอถอ โทรทศน วทย เรดาร ใยแกวนำาแสง)
ทางการแพทย (รงสเอกซ) การทำาอาหาร (คลนไมโครเวฟ)
การควบคมรโมท (รงสอนฟราเรด)
1 .ไมตองใชตวกลางในการเคลอนท2. อตราเรวของคลนแมเหลกไฟฟาทกชนด
ในสญญากาศเทากบ 299,792,458 m/s ซงเทากบ
อตราเรวของแสง 3. เปนคลนตามขวาง
4. ถายเทพลงงานจากทหนงไปอกทหนง 5. ถกปลอยออกมาและถกดดกลนไดโดย
สสาร 6. ไมมประจไฟฟา
7. คลนสามารถแทรกสอด สะทอน หกเห และเลยวเบนได
สมบตของคลนแมเหลกไฟฟา
คลนแมเหลกไฟฟา (Electromagnetic
Radiation)
ชวงรงสแกมมา (gamma ray : l < 0.1 nm) และชวงรงสเอกซ (x-ray : 0.1 nm < l < 300
nm) เปนชวงทมพลงงานสง แผรงสจากปฏกรยานวเคลยร หรอจากสารกมมนตรงส
ชวงอลตราไวโอเลต เปนชวงทมพลงงานสง เปนอนตรายตอเซลสงมชวต
ชวงคลนแสง เปนชวงคลนทตามนษยรบรได ประกอบดวยแสงสมวง ไลลงมาจนถงแสงสแดง ชวงอนฟราเรด เปนชวงคลนทมพลงงานตำา ตา
มนษยมองไมเหน จำาแนกออกเปน อนฟราเรดคลนสน และอนฟราเรดคลนความรอน Near Infrared (NIR ) ความยาวคลนจะอยในชวงระหวาง 0.7
ถง 1.5 µm. Short Wavelength Infrared (SWIR ) ความยาวคลนจะอย
ในชวงระหวาง 1.5 ถง 3 µm. Mid Wavelength Infrared (MWIR ) ความยาวคลนจะอยใน
ชวงระหวาง 3 ถง 8 µm. Long Wavelength Infrared (LWIR ) ความยาวคลนจะอยใน
ชวงระหวาง 8 ถง 15 µm. Far Infrared (FIR ) ความยาวคลนจะมากกวา 15 µm.
ชวงคลนวทย (radio wave ) เปนชวงคลนทเกดจากการสนของผลกเนองจากการไดรบ
สนามไฟฟา หรอเกดจากการสลบขวไฟฟา สำาหรบในชวงไมโครเวฟ มการใหชอเฉพาะ เชน
P band ความถอยในชวง 0.3 - 1 GHz (30 - 100 cm )
L band ความถอยในชวง 1 - 2 GHz (15 - 30 cm )
S band ความถอยในชวง 2 - 4 GHz (7.5 - 15 cm )
C band ความถอยในชวง 4 - 8 GHz (3.8 - 7.5 cm )
X band ความถอยในชวง 8 - 12.5 GHz (2.4 - 3.8 cm )
Ku band ความถอยในชวง 12.5 - 18 GHz (1.7 - 2.4 cm )
K band ความถอยในชวง 18 - 26.5 GHz (1.1 - 1.7 cm )
Ka band ความถอยในชวง 26.5 - 40 GHz (0.75 - 1.1 cm
ความยาวชวงคลนและความเขมของคลนแมเหลกไฟฟา ขนอยกบอณหภมของแหลงกำาเนดคลนแมเหลกไฟฟา เชน ดวงอาทตย มอณหภม 6,000 K จะแผพลงงานในชวงคลนแสงมากทสด วตถตางๆ บนพนโลกสวนมากจะมอณหภมประมาณ 300 K จะแผพลงงานในชวงอนฟราเรดความรอนมาก
ทสด คลนแมเหลกไฟฟาเมอเดนทางผานชนบรรยากาศ จะถกโมเลกลอากาศ และฝนละอองในอากาศดดกลน และขวางไวทำาใหคลนกระเจงคลนออกไป คลน
สวนทกระทบถกวตถจะสะทอนกลบ และเดนทางผานชนบรรยากาศมาตกสอปกรณวดคลน
เนองจากวตถตาง ๆมคณสมบตการสะทอนคลนแมเหลกไฟฟาทชวงคลนตาง ๆไมเหมอนกน ดงนนเราจงสามารถใชคลนแมเหลกไฟฟาในการสำารวจจากระยะไกลได รปตอไปนแสดงลกษณะการสะทอนแสงเปรยบเทยบระหวางวตถตางชนดกนทชวงคลนตางๆ กน ความ
สามารถในการสะทอนแสงของวตถตางๆ บนพนโลกสามารถสรปไดดงน
นำาสะทอนแสงในชวงแสงสนำาเงนไดด และดดกลนคลนในชวงอนๆ และใหสงเกตวานำาจะดดกลนคลน IR
ชวง 0.91 mm ในชวงนไดดมาก ดนสะทอนแสงในชวงคลนแสงไดดทกส
พชสะทอนแสงชวงสเขยวไดด และสะทอนชวงอนฟราเรดไดดกวานำาและดนมาก
Wave model
where v is the speed of the wave (c in a vacuum, or less in other
media), f is the frequency and λ is the wavelength.Particle model
where E is the energy, h is Planck's constant, and f is frequency.
Maxwell's equations
Black Body คอ สสารทถกสมมตขนใหมคณสมบตในการดดซบและปลดปลอยพลงงานไดสมบรณ ดงนนจงทำาใหเราสามารถคำานวณคาพลงงานทถกปลดปลอยออกมาได เชนแสงอาทตยเมอทำาการวดทผวโลกจะมการปลดปลอยพลงงานใกลเคยงกบ Black body ทอณหภมประมาณ 5500K ถง 6000 K เปนตน การปลอยพลงงานนจะปลอยออกมาเปนแถบพลงงานทมความตอเนองและมรปรางเปนโคงควำาดงแสดงในกราฟการปลด
ปลอยคลนแมเหลกไฟฟาของ black body ทอณหภมตาง ๆกน
แสงธรรมชาตทมาจากดานทศเหนอ
75 00
Kหลอดไฟทงสเตนตามบาน 2800
Kหลอดฟลออเรสเซนตสำาหรบสำานกงาน
3500 K
หลอดไฟสำาหรบงานพมพ 5000 K
หลอดไฟเครองฉายชนดคารบอนอารค
5400 K
โทรทศน 6500 K
Color Science
ในสภาพปกตทวไปแสงอาทตยจะใหแสงทมสขาวเมอตกกระทบวตถทไมมการดดซบพลงงานแสงไวเลยซงเปนเหตการณในอดมคต แตในธรรมชาตวตถจะมการดดซบพลงงานในแตละชวงความถแตกตางกนออกไป จง
ทำาใหเรามองเหนวตถตาง ๆมสเกดขน เมอนำาแสงสขาวนมาทำาการแยกออกโดยอาศยคณสมบตการหกเหของคลน แสงแตละความถจะมมมหกเหตางกนเมอผาน
ตวกลาง เชน แทง prism จะทำาใหแสงสขาวกระจายออกเปนแสงสตาง ๆ
เมอพลอตกราฟเพอแสดงคาพลงงานตลอดชวงความถของ visible light จะพบวามความถบางชวงมพลงงานมากกวาความถชวงอน ๆ ความถทมพลงงาน
สงสดนเราเรยกวา dominant frequency sinv dominant wavelength
Elements of Color
The Eye
The photosensitive part of the eye is called the retina. The retina is largely composed of two types of cells, called rods and cones. Only the cones are responsible for color perception.
Color Algebra S =P, means spectrum S and spectrum P
are perceived as the same color if (S = P) then (N + S = N + P)
if (S =P ) then aS =aP, for scalar a It is meaningful to write linear
combinations of colors T = aA + bB
Color perception is three-dimensional, any color C can be constructed as the superposition of three primaries:
C = rR + gG + bB
Focus on "unit brightness" colors, for which r+g+b=1 , these lie on a plane in 3 D color
space
CIE Color Space
In order to achieve a representation which uses only positive mixing coefficients, the CIE ("Commission Internationale d'Eclairage") defined three new hypothetical light sources, x, y, and z, which yield positive matching curves:
If we are given a spectrum and wish to find the corresponding X, Y, and Z quantities, we can do so by integrating the product of the spectral power and each of the three matching curves over all wavelengths. The weights X,Y,Z form the three-dimensional CIE XYZ space, as shown below.