化学与光电
柯韦志 陈奕光 粘群 林皇羽 林芳宇 曾敬媛 卢弘毅 王博汉 罗英豪 陈维翔
第一章 绪论 1.1 发 光 之 定 义 与 种 类
物质受到诸如光照射,外加电场或电子束撞 击等激发后,当此物质不因此而产生化学变化, 最终必须回复至原本之平衡状态.在此过程中, 部分多余能量将透过光或热之形式释放.若此部 份能量以可见光或近可见光之电磁波形式放 射,即称此现象为「发光」 . 发光现象之主要特徵分述如下: (1) 任 一 物 体 於 一 定 温 度 下 均 有 热 辐 射 , 发 光 为 物体吸收外来能量后所发出总辐射中超过热 辐射之部分. (2) 当 外 界 激 发 源 对 物 体 作 用 停 止 后 , 发 光 现 象 仍持续一定之时间,即称之为余晖.
应,大脑产生视觉之现象.光之物理性质受其波 长与能量影响,波长决定光色,能量决定光强 度,於 电 磁 波 辐 射 范 围 内,人 眼 仅 可 感 知 波 长 4 0 0 至 700 nm 之 辐 射 , 此 波 段 范 围 称 可 见 光 . 於 此 可见光谱内,各色光之组成与波长相异,故能见 各色各样之色彩.
1.2.1 视 觉 敏 感 度
人眼可感受颜色之三种不同属性:色调,彩 度与亮度.色调乃指不同主波长之色彩区隔,如 红,绿,黄等,为颜色质之特性;彩度指色彩之 纯度,即描述颜色中纯光谱色所占之比例:亮度 指光强度或物体表面亮或暗之程度,为颜色量之 特性. 人类视觉系统主要感觉器官为眼睛,结构如
物质之发光现象依其激发源种类可细分为下 列数种: (1) 光 致 发 光 : 物 质 吸 收 电 磁 辐 射 而 发 光 . 应 用 於萤光灯与电浆显示器等. (2) 热 致 发 光 : 物 质 受 高 能 射 线 照 射 后 , 经 加 热 作 用 而 发 光.应 用 於 天 文 学 以 判 断 星 体 温 度. (3) 电 致 发 光 : 物 质 利 用 电 场 激 发 产 生 载 子 而 发 光 . 有 机 或 无 机 LED 皆 属 此 类 . (4) 阴 极 射 线 发 光 : 物 质 受 电 子 束 撞 击 激 发 而 发 光 . 应 用 於 一 般 电 视 之 阴 极 射 线 管 ( C RT ) . (5) 化 学 发 光 : 於 化 学 反 应 过 程 中 释 发 之 能 量 激 发发光物质而发光.如萤光棒等. (6) 生 物 发 光 : 於 生 物 体 内 , 其 相 应 之 生 化 反 应 释放之能量激发发光物质而发光.如萤火 虫,安康鱼之发光等. (7) 摩 擦 发 光 : 物 质 因 机 械 力 作 用 而 发 光 . (8) X 射 线 发 光 : 物 质 受 X 射 线 激 发 而 发 光 .
图 1.1 所 示,角 膜 (cornea)为 一 透 明 薄 膜,形 同 镜 片 , 负 责 70% 之 聚 光 力 ; 虹 膜 (iris)根 据 光 刺 激 眼 睛 程 度 扩 张 与 收 缩 瞳 孔 (pupil) 以 控 制 进 入 光 量 ; 水 晶 体 (crystalline lens)则 提 供 剩 余 30% 光 能之对焦能力,透过毛状体肌肉来控制水晶体的 厚,薄以分别对近及远距离对焦;光继续通过玻 璃 液 (vitreous humor)折 射 , 倒 影 在 视 网 膜 (retina) 上 ; 视 网 膜 上 之 感 光 细 胞 利 用 光 色 素 ( p h o t o p i g m e n t ) 吸 收 可 见 光,除 提 供 清 楚 之 影 像 外 并 转 换 为 神 经 能 量,刺 激 视 神 经 ( o p t i c n e r v e ) 传 递 至脑部阐释为视觉资讯. 视网膜由两种感光细胞组成,依形状可区分 为 锥 状 细 胞 (rods) 与 锥 状 细 胞 (cones) : 人 眼 的 锥 状细胞约有八百万个,主要功能为感受细部与色 彩视觉,活跃於白昼等光度较高之情况,依光色 素不同可分为三个受器,分别对红,绿,蓝三主 色有较佳之感光能力,人眼所见之物体颜色即依 此三受器细胞所接受光能量之相对强度组合而 成,色彩视觉出现在,故称明视觉;人眼的杆状 细胞约有一亿两千万个,主要功能仅接收光量,
1.2 色 彩 简 介
色彩为受光之物理性刺激之视觉系统响
无法辨明颜色及细部,其所感受为黑白影像,运 作於夜晚等光度较差之情况,称为暗视觉.
国 际 照 明 委 员 会 (CIE,
Commission
International de I 'Eclairage) 规 定 一 套 标 准 色 度 系 统 , 以 700 nm, 546.1 nm 与 435.8 nm 之 标 准 红 ( R ), 绿 ( G ) 与 蓝 ( B ) 三 原 色 , 以 数 学 线 型 操 作 变 换之,并考虑光源发射强度与人眼对於三原色之 敏 感 变 化 , 定 义 三 配 合 函 数 ( c o l o u r- m a t c h i n g f u n c t i o n s ) , 分 别 为 r (λ ) ,

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