亮度和色温

假设我们有一个可以测量的仪器辐射功率在某个频率范围内的任何地方电磁波谱.为了简单起见,我们假设仪器的视野很窄,但这是不必要的。如果我们把仪器对准一个辐射源的特定方向,这个辐射源可以(但不必)是一个可测量的发射体,仪器就会尽职地测量辐射功率。现在我们可以问,为了使仪器读数相同,黑体的温度必须是多少?这个温度称为光源的亮度温度,不要与普通(或热力学)温度混淆。即使测量的辐射大部分或全部由一个物体发射(而不是反射),它的亮度温度也不等于它的温度,除非我们碰巧选择了一个物体的发射率几乎为1的频率范围。

为了表明亮度温度始终存在,考虑普朗克函数Eq.(1.11)在任何频率范围内的积分:

这个积分趋近于0是T ^ 0,趋近于T ^,它对T的导数总是正的。因此,无论我们的仪器读数如何,我们总能找到一个且只有一个与式(1.60)匹配的温度。但请记住,这个温度取决于频率间隔和可能的方向(除非源是各向同性的)。如果仪器配备了偏振滤波器,我们要旋转它,亮度温度可能会改变(除非源是非偏振的)。

虽然明温的概念不受限制,但色温是。(必然)可见辐射源的色温是具有相同可感知颜色的黑体的温度。正如我们在第4.3节中所示,人类观察者可访问的色域可以表示为二维空间中的一组点,而黑体的可能颜色位于该空间中的一条曲线上。因此,所有温度的黑体只能匹配可能颜色的一小部分样本。然而,只要我们认识到色温的局限性,色温是有用的。平均日光(阳光加天窗)色温在6500 K左右;普通白炽灯(钨丝灯)约3000 K。天窗色温为10000 ~ 40000 K。也许我们碰不到天空是一种幸运。如果可以,我们肯定会自食其果。

继续阅读:定向发射率

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