電光源的光色及光譜分析 - 全文

?

? ? ?舞臺(tái)燈光的顏色主要來(lái)源于兩個(gè)途徑：電光原的光色和電光源(或燈具)附加濾色片所引發(fā)的光色。

　　1、電光源的光色及其光譜分析

　　舞臺(tái)燈光中各種各類電光源百色齊放，亮艷紛呈，它們的顏色都統(tǒng)一冠之以相應(yīng)的色溫或相關(guān)色溫，采用黑體的輻射溫度定量地科學(xué)表述光源的光色，數(shù)字化地表述生理上、心理上的視覺(jué)量是一大進(jìn)步。

　　舞臺(tái)照明用電光源主要有兩大類：熱輻射光源和氣體放電光源。歸屬于熱輻射光源類的有：鹵鎢燈(鹵素?zé)?、蒸鋁泡、白熾燈等，歸屬于氣體放電燈類的有：氙燈、金鹵燈、熒光燈等。它們具有各自不同的光譜輻射相對(duì)能量分布，刺激人眼后，通常會(huì)呈現(xiàn)出不同的光色效應(yīng)。但也存在著“同色異譜”現(xiàn)象，即不同光譜相對(duì)能量公布的光也會(huì)引發(fā)相同的顏色視覺(jué)，或曰相同的光色也可能有不同的光譜相對(duì)能量分布。

　　某熒光燈(3200K)與鹵鎢泡(3200K)的光譜相對(duì)能量分布，某熒光燈(5500K)與日光(5500K)的光譜相對(duì)能量分布。解讀這四條譜線，可以引發(fā)見(jiàn)解如下：

　　1.不同的光淅擁有不同的光譜相對(duì)能量分布，呈現(xiàn)不同的光色，分別標(biāo)注以不同的色溫3200KT 5500K。

　　2.同色異譜現(xiàn)象客觀存在。兩種光源有相同的色溫，但兩者的光譜相對(duì)能量分布并不完全相同。

　　3.色溫3200K光源的光譜分布中藍(lán)、紅光相對(duì)能量的比例較小，而色溫5500K光源的光譜分布中藍(lán)、紅光相對(duì)能量的比例有很大提升。

　　4.鹵鎢燈與日光的光譜相對(duì)能量分布曲線是連續(xù)的，是平滑過(guò)渡的，而熒光燈的光譜相對(duì)能量分布曲線有幾個(gè)波峰，間夾著幾條強(qiáng)烈輻射的線光譜，它們是幾種熒光粉化學(xué)元素的特征譜線。

　　雖然熒光燈與相應(yīng)的鹵鎢燈或日光的光譜相通能量分布曲線的走向大體相同，但光譜分布的細(xì)節(jié)仍有差異，有的波段的差異還是很大的。盡管它們標(biāo)以相同的色溫3200K或5500K，然而在其背后仍隱含著兩者的區(qū)別：

　　(1)鹵鎢燈、太陽(yáng)與黑體一樣，都是熱輻射光源，它們的色度點(diǎn)就是在色度圖的黑體軌跡上，而熒光燈與黑體不同，是氣體放電燈，它的色度點(diǎn)偏離黑體軌跡線，只是表明其與3200K或5500K色度點(diǎn)最為接近，才標(biāo)注以色溫3200K或5500K。為了區(qū)分兩者的這種差異，氣體放電光源的顏色冠之以“相關(guān)色溫”。

　　(2)標(biāo)注相同色溫的熱輻射光源和氣體放電光源產(chǎn)并不擁有相同的顯色性。由于熒光燈具有顯著的線光譜分布特征，通常它們的顯色指數(shù)低于同色溫的熱輻射光源。

　　鏑燈(一種金屬鹵化物燈)的光譜相對(duì)能量分布曲線圖，顯見(jiàn)，整個(gè)光譜范圍由連續(xù)光譜構(gòu)成的基礎(chǔ)上間夾著幾處光譜輻射很強(qiáng)的線光譜，藍(lán)、紅光的相對(duì)比例較高。鏑燈的色溫在5000K-600K之間，其光譜分布與日光相近，但顯色性不及日光，其顯色指數(shù)在80-90之間。它是一種高色溫、高顯色性、高光效的氣體放電燈，完全滿足于舞臺(tái)、影視燈光領(lǐng)域的技術(shù)要求，顯現(xiàn)出越來(lái)越廣闊的應(yīng)用前景。

　　氙燈光譜相對(duì)能量分布曲線，其光譜分布與日光十分接近，整個(gè)光譜范圍是連續(xù)光譜，僅在480nm左右有一小波峰，具有更強(qiáng)的輻射能量。由此不難推斷：氙燈也是一種高色溫的電光源，色溫約為5500K，具有優(yōu)異的顯色性能，其顯色指數(shù)可高達(dá)94。氙燈優(yōu)秀的綜合性能在氣體放電燈中出類拔萃，它在高光度遠(yuǎn)射程追光燈、投影燈、投光燈中的研發(fā)、應(yīng)用早已開(kāi)花結(jié)果。

　　當(dāng)舞臺(tái)燈光進(jìn)行漸明漸暗調(diào)光時(shí)，光源的光色和色溫會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的變化，表明其光譜輻射相對(duì)能量分布改變了。例如，鹵鎢燈從額定電壓值下調(diào)光時(shí)，光參數(shù)的變化規(guī)律是：光亮度和色溫逐漸降低，光色漸漸向紅色方向漂移，反之，當(dāng)工作電壓推升時(shí)，光亮度和色溫都會(huì)提高，光色從紅折色向黃白色漸變，在燈前配置色片的情況下，運(yùn)用調(diào)光或非額定電壓工作狀態(tài)時(shí)，要考量光源色溫變化連帶引發(fā)色光變化的大趨勢(shì)。

　　2、色光及其光譜分析

　　燈光的顏色可能實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換，最簡(jiǎn)單，最實(shí)用，最常用的方法是在光源(或燈具)前配置特制的濾色片，便能獲得新的光色。

　　濾色片有兩大類：色溫轉(zhuǎn)換濾色片(或稱色溫較正濾色片)和彩色燈光濾色片。濾色片具有對(duì)光有選擇性吸收的光學(xué)特性，如濾色片介質(zhì)對(duì)可見(jiàn)光譜各波長(zhǎng)的光具有不同比例的吸收，改變了光源的光譜相對(duì)能量分布，其透射光刺激人眼會(huì)誘導(dǎo)出不同于光源的光色效應(yīng)。不同色品的濾色片擁有各自不同的光譜透射率曲線，傳達(dá)出它們不同選擇性吸收的光學(xué)特性。