Distribuição de energia espectral – HiSoUR Arte Cultura Exposição

Na radiometria, fotometria e ciência da cor, uma medição de distribuição de energia espectral (SPD) descreve a potência por unidade de área por unidade de comprimento de onda de uma iluminação (saída radiante). De modo mais geral, o termo distribuição de potência espectral pode referir-se à concentração, em função do comprimento de onda, de qualquer quantidade radiométrica ou fotométrica (por exemplo, energia radiante, fluxo radiante, intensidade radiante, radiação, irradiância, saída radiante, radiosidade, luminância, fluxo luminoso , intensidade luminosa, iluminação, emittância luminosa).

O conhecimento do SPD é crucial para aplicações de sistemas de sensores ópticos. As propriedades ópticas, tais como a transmitância, a reflectividade e a absorvência, bem como a resposta do sensor são tipicamente dependentes do comprimento de onda incidente.

Física do SPD
Matematicamente, para a distribuição de energia espectral de uma saída radiante ou irradiação, pode-se escrever:

$M(\lambda )={\frac {\partial ^{2}\Phi }{\partial A\,\partial \lambda }}\approx {\frac {\Phi }{A\,\Delta \lambda }}$
onde M (λ) é a irradiância espectral (ou saída) da luz (unidades SI: W / m3 = kg • m-1 • s-3); Φ é o fluxo radiante da fonte (unidade SI: watt, W); A é a área sobre a qual o fluxo radiante está integrado (unidade SI: metro quadrado, m2); e λ é o comprimento de onda (unidade SI: medidor, m). (Observe que é mais conveniente expressar o comprimento de onda da luz em termos de nanômetros, a saída de espectro seria então expressa em unidades de W • m-2 • nm-1.) A aproximação é válida quando a área e o intervalo de comprimento de onda são pequenos .

SPD relativo

A razão da concentração espectral (irradiação ou saída) em um determinado comprimento de onda para a concentração de um comprimento de onda de referência fornece o SPD relativo. Isso pode ser escrito como:

$M_{\mathrm {rel} }(\lambda )={\frac {M(\lambda )}{M\left(\lambda _{0}\right)}}$
Por exemplo, a luminosidade dos dispositivos de iluminação e outras fontes de luz são tratadas separadamente, uma distribuição de energia espectral pode ser normalizada de alguma maneira, muitas vezes a unidade a 555 ou 560 nanômetros, coincidindo com o pico da função de luminosidade do olho.

Responsabilidade
O SPD pode ser usado para determinar a resposta de um sensor em um comprimento de onda especificado. Isso compara a potência de saída do sensor com a potência de entrada como função do comprimento de onda. Isso pode ser generalizado na seguinte fórmula:

$R(\lambda)=\frac{S(\lambda)}{M(\lambda)}$
Conhecer a responsabilidade é benéfico para a determinação da iluminação, componentes de materiais interativos e componentes ópticos para otimizar o desempenho do design do sistema.

Fonte SPD e assunto
A distribuição de potência espectral sobre o espectro visível a partir de uma fonte pode ter diferentes concentrações de SPDs relativos. As interações entre luz e matéria afetam as propriedades de absorção e reflexão dos materiais e subsequentemente produzem uma cor que varia com a iluminação da fonte.

Por exemplo, a distribuição relativa do poder espectral do sol produz uma aparência branca se observada diretamente, mas quando a luz solar ilumina a atmosfera da Terra, o céu aparece azul em condições normais de luz do dia. Isso decorre do fenômeno óptico chamado dispersão de Rayleigh que produz uma concentração de comprimentos de onda mais curtos e, portanto, a aparência da cor azul.

Fonte SPD e aparência de cores
A resposta visual humana depende do tricromato para processar a aparência da cor. Enquanto a resposta visual humana se integra em todos os comprimentos de onda, a distribuição de energia espectral relativa fornecerá informações de modelagem de aparência de cor, uma vez que a concentração da (s) faixa (s) de comprimento de onda se tornarão os principais contribuintes para a cor percebida.

Isso se torna útil na fotometria e colorimetria, pois as mudanças de cor percebidas com iluminação fonte e distribuição espectral e coincide com metamerismos em que a aparência de cor de um objeto muda.

A composição espectral da fonte também pode coincidir com a temperatura da cor produzindo diferenças na aparência de cores devido à temperatura da fonte.