光譜分布

光譜分布:指光度量（光通量，光強等）或輻射度量（輻射功率，輻射強度等）的光譜分布。該分布為波長的函式。

基本介紹

• 中文名：光譜分布
• 外文名：Spectral distribution
• 類別：光學術語
• 定義：光度量或輻射度量的光譜分布
• 性質：波長的函式
• 涉及：光度量或輻射度量

光源光譜分布

光源

光是由光源發出的。凡能發射紫外線、可見光、紅外線等各種電磁輻射的物質都可稱為光源。其中又有自然光源和人造光源之分。常見的自然光源有太陽、晝空、夜空、月和星等。人造光源的範圍很廣，包括熱輻射或溫度輻射光源、氣體放電光源、同體發光光源、雷射器等各種類型。還有蠟燭、油燈、火焰、電弧等也屬於人造光源。

光譜分布定義

不管是自然光源還是人造光源大都是由單色光組成的複色光。光源的輻射能按波長分布的規律隨著光源的不同而變化。設以波長λ為中心的微小波長寬度dλ範圍內的輻射量為dX，則單位波長問隔所對應的輻射量稱為光譜密度Xλ，即Xλ=dX/dλ。

式中的輻射量可以是輻射通量、輻射強度、輻射亮度、輻射照度等。一般而言．波長不同，其對應的光譜密度也不同。將光源的光譜密度與波長之間的對應關係用函式來表示時，稱此函式為該光源的光譜分布Xλ(λ)。

光譜功率分布

光源的光譜能量分布或光譜功率分布常用直角坐標系的光譜功率分布曲線來表示。此時，橫坐標表示波長λ，縱坐標表示單位波長間隔內的輻射功率。在色度學研究中，常常關心的是各波長輻射功率的相對比例而非光源的絕對光譜功率分布。這時，可令光譜分布函式的最大值為1，將函式的其他倆進行歸化，經過歸化後的光譜分布稱為相對光譜功率分布，其各波長對應值仍保持和絕對光譜功率分布相一致。

光譜分類

根據光譜功率分布的不同，光源的典型光譜大致可以分為以下幾種情況．即線光譜、帶狀光曙、連續光譜和混合光潛。

線光譜

只在某幾個波長處發射狹窄的漕線．如低壓汞燈和低壓鈉燈的光潛分布就是由若干條明矽分隔的細線組成的。這種光譜稱為線光譜。

帶狀光譜

由一些分開的譜帶構成，每個譜帶又包含許多緊靠的細線。這種光譜稱為帶狀光譜。如碳弧和高壓汞燈的光譜就屬於這種分布。

連續光譜

在整個光譜範圍內．不同波長的光發射出強度不等的連續光譜．所有熱輻射光源的光譜都是連續光譜，這是光源中最常見的一種光譜分布。如日光和白熾鎢絲燈即屬此類。

混合光譜

將前三種光譜進行組合．稱為混合光譜．如日常生活中常用的螢光燈就屬於這種情況。

光源的光潛分布不僅決定了其本身的光色參數，還將影響在其照明下觀察物體時的顏色外貌。

光譜分布圖

光波：波長為10—106nm的電磁波

可見光：波長380—780nm

紫外線：波長10—380nm， 波長300—380nm稱為近紫外線
波長200—300nm稱為遠紫外線
波長10—200nm稱為極遠紫外線，

光譜分布

紅外線：波長780—1060nm
波長3μm（即3000nm）以下的稱近紅外線
波長超過3μm 的紅外線稱為遠紅外線。
光譜分布如圖所示。

太陽光譜分布

太陽是能量最強、天然穩定的自然輻射源，其中心溫度為1.5*10^7K，壓強約為10^16Pa。內部發生由氫轉換成氦的聚核反應。

太陽聚核反應釋放出巨大能量，其總輻射功率為3.8*10^26W，其中被地球接收的部分約為1.7*10^17W。太陽的輻射能量用太陽常數表示，太陽常數是在平均日地距離上、在地球大氣層外測得的太陽輻射照度值。從1900年有測試數據以來，其測量值幾乎一直為1350W/㎡。對大氣的吸收和散射進行修正後的地球表面值約為這個值的2/3。

通常假定太陽的輻射溫度為5900K，則其輻射溫度隨波長的增加而降低。根據黑體輻射理論，當物體溫度升高時，發出的輻射能量增加，峰值波長向短波方向移動。

太陽輻射的波長範圍覆蓋了從X射線到無線電波的整個電磁波普。在大氣層外，太陽和5900K黑體的光譜分布曲線相近。受大氣中各種氣體成分吸收的影響，太陽光在穿過大氣層到達地球表面時某些光譜區域的輻射能量受到較大的衰減而在光譜分布曲線上產生一些凹陷。