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weißes Licht Wellen verschiedener Wellenlänge Spektrum
Physikalisch:
Farben sind keine physikalischen Größen.
Veränderung in der Verteilung der Amplituden
Eindruck von Farben
Absorption Transmission Reflektion
Experiment zum Farbeindruck in unterschiedlicher Umgebung
4.5 Farben
Experiment mit Filtergläsern
k u rz w e llig
la n g w e llig
m itte lw e llig
4 0 0 5 0 0 6 0 0 7 0 0 n m
%1 0 0
5 0
0
Normierte Absorption
Zäpfchen
Farbempfindlichkeit des Auges
3 Wellenlängen = 3 Grundfarben Farbeindruck
Farbmischung
Simulation
Experiment
Photometrie
additive Farbmischung
subtraktive Farbmischung
quantitative Beschreibung durch Vektoren
innere FarbmischungP rim ärfarbe ro t
P rim ärfarbe b lauM isch ung
R
B
S chw arzpun k t
M
M
Einheitsvektor: Farbwert
Länge des Vektors:Farbwert
blauMrotM eBeRM
S
RB
R
B
C
C
C
äuße re F a rb m ischun g
äußere Farbmischung
blauCrotC eBeRC
rotCblauC eReBC
Farbvalenz
Additive Farbmischung
S chw arzpun k t
P rim ärfarben
Fb lau
g rün
ro t
BR
G
r
g
b
F
r
gb
F
F
F
W e iß p u n k t
Konstruktion eines Farbdreiecks
0,2 0,4 0,6 x
0,2
0,4
0,6
0,8
y
700nm
546nm
435nm
Komplementärfarben:grün/blau mit gelb/rot
Weißvalenz:
weiß grau schwarz
Farbdreieck
Farbfehlsichtigkeit
Lichtausbreitung ist Energietransport. „Lichtmenge“ in Energieeinheiten messen, bezogen auf den Raum der Ausbreitung:z.B. Energiedichte [J/m3] oder Intensität (Leistung/Fläche) [W/m2]
Verschiedene Standpunkte:1. Charakterisierung der Quelle2. „Lichtmenge“ am Empfänger
L a m p eD e te k to r
K ü v e t teF lü s s ig k e it
x x
II
1 2
1 2
Schwächung des Lichtes auf dem Weg durch Absorption und Streuung, zusammen Extinktion
IxI xeII 0 Lambert-Beersches-Gesetz
Extinktionskoeffizient
Reichweite der Strahlung entspricht Abfall 1/e = 1/2,718... = 0.357... mR1
Beispiel: H2O bei 770 nm (rot) R = 0,42 m
4.6 Photometrische Größen
Beispiel: Stapel von Farbglasfiltern FilterfürFaktor1
2 12 xxeI
I
Anfang321Ende IFilterFilterFilterI
angepaßt an Empfindlichkeit des Auges
Energiegrößen Lichtgrößen
Größe Symbol Einheit Definition Einheit Symbol GrößeStrahlungsstrom Watt W Lumen lm vis LichtstromStrahlstärke IE
sr
W
I cdsr
lm
Candela
Ivis Lichtstärke
Strahldichte LE2msr
W
strA
IL 2m
cd Lvis Leuchtdichte
Bestrahlungsstärke„Intensität“
EE2m
W
empfAE
2m
lm=Lux lx
Evis Beleuchtungsstärke
Quelle
Empfänger
physikalischphysiologisch
Strahlung in einen Raumwinkel Teil eines Kugelsegmentes
cos strstr AA
Fläche einer Einheitskugel 4 m2
1 Steradiant = 1sr = 1/4der Einheitskugel
oder 1 m2 auf Einheitskugel
Photometrie
A
A
A
e m p f
s tr
s tr
Radiometrie
Fläche ergibt Raumwinkel
je nach adaptiertem Auge
0
20
40
60
80
10 0
40 0 50 0 60 0 70 0 nm
no rm ie rte S ka la
Tageslich t
Tran sm is-s io nsg rad
ph o top isch
sko top isch
Verbindung zwischen Energiegrößen und Lichtgrößen
bei = 555nm photopisches Maximum
Alle andere Größen: Lichtstrom, Leuchtdichte und Beleuchtungsstärke
berechenbar durch Geometriefaktoren
Welche physikalische Quelle erzeugt1 cd bei = 600nm?
Empfindlichkeit, Helligkeitskurven
= Lichtstärke 1 Candela cdsr
W
683
1Strahlstärke
Bewertung unabhängig von Adaption des Auges definiert
Welche Lichtstärke hat eine Quelle mit
sr
W
683
1 bei 507nm für ein dunkel adaptiertes Auge?
sr
W
683
2 photopisch
Wichtung bei 555nm 0,4 und Wichtung bei 507nm 1,0 1/0,4 cd = 2,5 cd
Quelle Leuchtdichte cd/m2
Sonne 1,5∙109
Nachthimmel 1∙10-3
Glühlampe, mattiert bis 3∙105
Quelle Lichtstrom lmGlühlampe 25W 215Leuchtstofflampe 25W 1350
Beispiele von Beleuchtung
Umgebung Beleuchtungstärke lxheller Sonnenschein 5500 bis 70000Tageslicht bedeckt 900 bis 2000Arbeitsplatz für grobe Arbeit 50 bis 100Arbeitsplatz für sehr feine Arbeit 1000 bis 4000
Beleuchtung heller Sonnentag im Sommer und im Winter?
Beispiele von Lichtquellen:
Hyper-Physics-Vision