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center   討論區主頁 » 原理理論規格 » 【心得分享】色溫的原理與應用無發表權

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發表者 討論內容
zeppelin
發表時間: 2008-09-04 22:49
Not too shy to talk
註冊日: 2007-05-20
來自:
發表數: 16
[47898] 【心得分享】色溫的原理與應用
前言:

在我們開始聊(Color Temperature /色溫)一詞時,先來聊一下"絕對溫度"

絕對溫度的提出者凱爾文,(William Thomson, Lord Kelvin,1824-1907),是英國著名物理學家。發表近七百篇論文,涉及的科學題材範圍廣泛,並有七十種發明專利。1866年受封爵士,1892年由於他在工程和物理方面的貢獻而升為貴族。

1860年代前後科學家開始熱輻射頻譜的研究。熱輻射乃是發熱的物體會發出不同波長的電磁波。例如太陽所發出的熱輻射以紫外光、紅外光和可見光居多,而蠟燭則發出紅外光及可見光。在絕對溫度不為零的情況下,所有的物體都不斷向物體周圍發出/吸收熱輻射。只有當物體與周遭環境達到熱平衡時,物體吸收與發出熱輻射的速率才會一樣。

我們在電視/電影看到的紅外線探測器,其原理就是偵測人體發出的熱輻射高於自環境所吸收的熱輻射,但因此熱輻射波長屬於不可見光,必須經由儀器或夜視鏡觀察,才能於黑夜或隔空偵測人體活動,這也是為什麼劇中人物可以透過降低身體體表溫度,而達到儀器偵測隱形的原理。

熱力學所定義的絕對溫度,是由凱爾文所定義在科學基礎上極重要的一種溫度表示法,其劃分標準與攝氏溫度計相同,但起始點不同。絕對零度即熱力學中溫度的理論下限,相當於攝氏零下273.15度(−273.15℃)。

物體的溫度取決於物體內原子和分子的動能。這些粒子的動能越高,物體的溫度就越高。理論上,如果粒子的動能已經降低到根據量子力學原則不能更低的程度,物體即達到絕對零度,溫度不能再低。實驗上,絕對零度目前尚無法達到,而任何物體的溫度亦不可能低過絕對零度。

在絕對零度空間下,因為粒子不會有任何振動,整個空間便沒有熱輻射的存在,而其於空間的體積會是零。現實環境中不斷有熱輻射的存在和轉換,而絕對零度只存在一開始便毫無熱能量的空間出現。由於只要有空間的存在,就必然有熱量的存在。因此,在絕對零度下,所有物質的體積必定是零。

色溫:

當我們了解絕對溫度的定義以後,我們開始來了解什麼是(Color Temperature /色溫)?

經由實驗,科學家發現有一類物體稱之為黑體(Blackbody),儘管它們有不同的化學成份,可是在同一溫度下它們卻有相同的熱輻射頻譜。

黑體熱輻射頻譜的普適性,引起了理論物理學家的興趣。為了模擬黑體產生熱輻射的過程,當時的物理學家發展出以下的理論:假設有一內部中空的黑體,只有一個小洞與外界接通。將此中空的黑體加熱後,黑體所釋放出的熱輻射將充滿內部空間,而黑體內部所無法吸收的熱輻射,就會透過小洞慢慢釋放至外界。

由於加熱初期粒子的動能不高(低頻率),所產生的波長高於可見光(人眼可見光波長約為:380nm至780nm),當持續加熱至粒子振動頻率接近10^15 Hz時,波長開始趨近可見光,於是陸續看見紅、橙、黃、綠、藍、靛,到波長較短的紫光,再來因為波長低於可見光,所以就無法為人眼所辨識。

色溫的定義就是依照上述理論而得:當黑體加熱至某絕對溫度時,熱輻射釋放出一特定顏色。當某物體熱輻射釋放出的顏色與其相同時,則黑體加熱的絕對溫度即為該物體的相對色溫,而非物體本身的實際溫度。

人工光源比較容易了解,例如:燭光或火光色溫約2,000∘K或以下。
家庭用鎢絲燈色溫為2,900∘K,攝影棚用鎢絲燈色溫為3,200∘K。
外接機頂閃光燈工業標準色溫為5,500∘K,HMI專業燈具色溫為5,600∘K。
而戶外的自然光源色溫變化就比較大,晴天戶外的色溫約為5,200∘K∼5,600∘K。
日出前/日落後的天空,因陽光需穿透厚重雲層及水氣,所以色溫偏低約2,500∘K以下,天空的顏色偏橙紅色。
日出後/日落前的一個小時,太陽的熱輻射增強/減少,色溫約介於3,000∘K∼3,800∘K之間,天空的顏色偏黃橙色。
由上可知色溫不同會呈現不同的顏色,一般來說色溫高則偏冷調,色溫低則偏暖調。

以上為色溫的基本原理,有空再補充,有錯也請不吝指正,歡迎大家討論。
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主旨: 發表者 日期
 » 【心得分享】色溫的原理與應用 zeppelin 2008-09-04 22:49
     Re: 【心得分享】色溫的原理與應用 odyseuss 2008-09-05 05:46
     Re: 【心得分享】色溫的原理與應用 odyseuss 2008-09-06 01:59

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