En radiometría , fotometría y ciencia del color , una medición de distribución de potencia espectral ( SPD ) describe la potencia por unidad de área por unidad de longitud de onda de una iluminación ( salida radiante ). De manera más general, el término distribución de potencia espectral puede referirse a la concentración, en función de la longitud de onda, de cualquier cantidad radiométrica o fotométrica (por ejemplo , energía radiante , flujo radiante , intensidad radiante , resplandor , irradiancia ,exitancia radiante , radiosidad , luminancia , flujo luminoso , intensidad luminosa , la iluminación , la emitancia luminosa ). [1] [2] [3] [4]
El conocimiento del SPD es crucial para las aplicaciones de sistemas de sensores ópticos. Las propiedades ópticas como la transmitancia , la reflectividad y la absorbancia , así como la respuesta del sensor, suelen depender de la longitud de onda incidente. [3]
Física
Matemáticamente, para la distribución de potencia espectral de una salida o irradiancia radiante se puede escribir:
donde M ( λ ) es la irradiancia espectral (o salida) de la luz ( unidades SI : W / m 3 = kg · m −1 · s −3 ); Φ es el flujo radiante de la fuente (unidad SI: vatio, W); A es el área sobre la que se integra el flujo radiante (unidad SI: metro cuadrado, m 2 ); y λ es la longitud de onda (unidad SI: metro, m). (Tenga en cuenta que es más conveniente expresar la longitud de onda de la luz en términos de nanómetros ; la exitancia espectral se expresaría entonces en unidades de W · m −2 · nm −1 .) La aproximación es válida cuando el área y el intervalo de longitud de onda son pequeños . [5]
SPD relativo
La relación entre la concentración espectral (irradiancia o salida) en una longitud de onda dada y la concentración de una longitud de onda de referencia proporciona el SPD relativo. [4] Esto se puede escribir como:
Por ejemplo, la luminancia de los dispositivos de iluminación y otras fuentes de luz se manejan por separado, una distribución de potencia espectral puede normalizarse de alguna manera, a menudo a la unidad a 555 o 560 nanómetros, coincidiendo con el pico de la función de luminosidad del ojo . [2] [6]
Responsividad
El SPD se puede utilizar para determinar la respuesta de un sensor a una longitud de onda especificada. Esto compara la potencia de salida del sensor con la potencia de entrada en función de la longitud de onda. [7] Esto se puede generalizar en la siguiente fórmula:
Conocer la capacidad de respuesta es beneficioso para determinar la iluminación, los componentes del material interactivo y los componentes ópticos para optimizar el rendimiento del diseño de un sistema.
Fuente SPD y materia
La distribución de potencia espectral sobre el espectro visible de una fuente puede tener concentraciones variables de SPD relativos. Las interacciones entre la luz y la materia afectan las propiedades de absorción y reflectancia de los materiales y posteriormente producen un color que varía con la iluminación de la fuente. [8]
Por ejemplo, la distribución de potencia espectral relativa del sol produce una apariencia blanca si se observa directamente, pero cuando la luz del sol ilumina la atmósfera de la Tierra, el cielo parece azul en condiciones normales de luz diurna. Esto se debe al fenómeno óptico llamado dispersión de Rayleigh que produce una concentración de longitudes de onda más cortas y, por lo tanto, la apariencia de color azul. [3]
SPD de origen y apariencia del color
La respuesta visual humana se basa en la tricromacia para procesar la apariencia del color. Si bien la respuesta visual humana se integra en todas las longitudes de onda, la distribución de potencia espectral relativa proporcionará información de modelado de apariencia de color, ya que la concentración de las bandas de longitud de onda se convertirán en los principales contribuyentes al color percibido. [8]
Esto resulta útil en fotometría y colorimetría, ya que el color percibido cambia con la iluminación de la fuente y la distribución espectral y coincide con los metamerismos en los que cambia la apariencia del color de un objeto. [8]
La composición espectral de la fuente también puede coincidir con la temperatura de color produciendo diferencias en la apariencia del color debido a la temperatura de la fuente. [4]
Ver también
- Color
- Encendiendo
- Fotometría (óptica)
- Cantidades fisicas
- Radiometria
- Estimación de densidad espectral
Referencias
- ^ Mark D. Fairchild (2005). Modelos de apariencia de color . John Wiley e hijos . ISBN 0-470-01216-1.
- ^ a b Michael R. Peres (2007). La enciclopedia focal de la fotografía . Prensa Focal . ISBN 978-0-240-80740-9.
- ^ a b c William Ross McCluney (1994). Introducción a la Radiometría y Fotometría . Boston: Casa Artech. ISBN 0890066787.
- ^ a b c Franc C. Grum (1979). Mediciones de radiación óptica (v. 1) . Nueva York: Academic Press. ISBN 0123049016.
- ^ Clair L. Wyatt (1987). Diseño de sistemas radiométricos . Nueva York: Macmillan. ISBN 0029488001.
- ^ Wyszecki, Günter; Stiles, Walter Stanley (1982). Ciencia del color: conceptos y métodos; Fórmulas y datos cuantitativos (segunda ed.). Nueva York: Wiley. ISBN 978-0-471-39918-6.
- ^ Robert W. Boyd (1983). Radiometría y detección de radiación óptica . Nueva York: Wiley. ISBN 047186188X.
- ^ a b c William David Wright (1969). La medida del color . Nueva York: Van Nostrand Reinhold Co.
enlaces externos
- Curvas de distribución de energía espectral , GE Lighting.