توزيع القدرة الطيفية – HiSoUR والفن تاريخ معلومات السفر

في القياس الإشعاعي وقياس الضوء وعلم الألوان ، يصف قياس توزيع القدرة الطيفية (SPD) القدرة لكل وحدة مساحة لكل طول موجة من الإضاءة (خروج إشعاعي). وبشكل أعم ، يمكن أن يشير مصطلح توزيع القدرة الطيفية إلى التركيز ، كدالة طول الموجة ، لأي كمية إشعاعية أو ضوئية (مثل الطاقة المشعة ، تدفق الإشعاع ، كثافة الإشعاع ، الإشعاع ، الإشعاع ، الخروج الإشعاعي ، الإشعاع ، الإنارة ، التدفق الضوئي) ، شدة مضيئة ، الإضاءة ، نفاذية مضيئة).

تعتبر معرفة SPD حاسمة لتطبيقات نظام الاستشعار البصري. تعتمد الخواص البصرية مثل النفاذية والانعكاسية والامتصاص وكذلك استجابة المستشعر على الطول الموجي للحادث.

فيزياء SPD
رياضياً ، للتوزيع الطيفي للقدرة على الخروج الإشعاعي أو الإشعاع ، يمكن للمرء أن يكتب:

$M(\lambda )={\frac {\partial ^{2}\Phi }{\partial A\,\partial \lambda }}\approx {\frac {\Phi }{A\,\Delta \lambda }}$
حيث M (λ) هو الإشعاع الطيفي (أو الخروج) من الضوء (وحدات القياس SI: W / m3 = kg • m − 1 • s − 3)؛ Φ هو التدفق الإشعاعي للمصدر (وحدة SI: watt، W)؛ A هي المنطقة التي يتكامل فيها التدفق الإشعاعي (وحدة SI: متر مربع ، m2) ؛ و λ هو الطول الموجي (وحدة القياس الدولية: متر ، م). (لاحظ أنه أكثر ملاءمة للتعبير عن طول موجة الضوء من حيث النانومترات ؛ ومن ثم يتم التعبير عن الخروج الطيفي بوحدات W = m 2 = nm − 1). ويكون التقريب صالحًا عندما تكون المساحة وفاصل الطول الموجي صغيرًا .

النسبية SPD

وتوفر نسبة التركيز الطيفي (الإشعاع أو الخروج) عند طول موجي معين إلى تركيز طول موجي مرجعي قيمة الانحراف المعياري النسبية. يمكن كتابة هذا على النحو التالي:

$M_{\mathrm {rel} }(\lambda )={\frac {M(\lambda )}{M\left(\lambda _{0}\right)}}$
على سبيل المثال ، يتم التعامل مع نصوع تركيبات الإضاءة ومصادر الإضاءة الأخرى بشكل منفصل ، يمكن توزيع توزيع القدرة الطيفية بطريقة ما ، غالباً إلى الوحدة عند 555 أو 560 نانومتر ، بالتزامن مع ذروة وظيفة لمعان العين.

Responsivity
يمكن استخدام SPD لتحديد استجابة المستشعر عند طول موجة محدد. يقارن هذا قدرة خرج المستشعر مع طاقة الدخل كدالة لطول الموجة. يمكن تعميم ذلك في الصيغة التالية:

$R(\lambda)=\frac{S(\lambda)}{M(\lambda)}$
معرفة التفاعل أمر مفيد لتحديد الإضاءة ومكونات المواد التفاعلية والمكونات البصرية لتحسين أداء تصميم النظام.

مصدر SPD والمادة
يمكن أن يكون لتوزيع القدرة الطيفية على الطيف المرئي من المصدر تراكيز متفاوتة لنسب SPDs النسبية. تؤثر التفاعلات بين الضوء والمادة على خصائص الامتصاص والانعكاس للمواد ، وبالتالي تنتج لونًا يتغير مع إضاءة المصدر.

على سبيل المثال ، ينتج توزيع الطاقة الطيفية النسبي للشمس مظهرًا أبيض إذا تمت ملاحظته بشكل مباشر ، ولكن عندما يضيء ضوء الشمس الغلاف الجوي للأرض ، تظهر السماء زرقاء تحت ظروف ضوء النهار الطبيعي. وينبع هذا من الظاهرة البصرية التي يطلق عليها نثر رايلي والتي تنتج تركيز أطوال موجية أقصر وبالتالي مظهر اللون الأزرق.

مصدر SPD ومظهر اللون
تعتمد الاستجابة البصرية البشرية على ثلاثية الألوان لمعالجة مظهر اللون. في حين أن الاستجابة البصرية البشرية تتكامل مع جميع الأطوال الموجية ، فإن توزيع القدرة الطيفية النسبية سيوفر معلومات النمذجة الخاصة بمظهر اللون لأن تركيز نطاق (أو أطوال) الطول الموجي سيصبح المساهم الأساسي في اللون المدرك.

ويصبح هذا مفيدًا في قياس الضوء وقياس الألوان حيث يتغير اللون المدرك مع إضاءة المصدر والتوزيع الطيفي ويتزامن مع الميتميريتات حيث يتغير مظهر لون الكائن.

يمكن أيضًا أن يتطابق التركيب الطيفي للمصدر مع اختلافات درجة حرارة اللون المنتجة في مظهر اللون بسبب درجة حرارة المصدر.