Как Кельвин для цветовой температуры соотносится с Кельвином для фактической температуры? - Фотопедия
33 голосов
/ 14 января 2016

Цвет не имеет фактической температуры. Попробуйте поставить синий и красный квадрат на свой монитор и поднесите термометр к обеим областям. Если вы обнаружите, что есть разница, вы делаете это неправильно. Вы, наверное, уже знаете это.

Так почему же измеряется цветовая температура в Кельвинах? Кельвин - это измерение тепла в веществе от абсолютного нуля. Это означает, что когда в веществе фактически нет тепла, а молекулы в нем абсолютно неподвижны, это 0 К. 0 К на самом деле невозможно, но это не мешает нам проводить измерения относительно него, во всяком случае, отступление.

Существует ли какое-либо вещество, которое излучает разные цвета при разных температурах, которое использовалось в качестве эталона для сопоставления температуры с цветовой температурой? Или это сложнее, чем это? Или выбор использовать Кельвин совершенно произвольный, вообще не связанный с теплом?

Ответы [ 5 ]

35 голосов
/ 14 января 2016

Это относится к нагретому веществу, хотя и несколько теоретически. Вещество представляет собой идеальное лампа накаливания черное тело , которое излучало бы данный цвет в пределах данного цветового пространства при данной температуре. Местоположение в пределах цветового пространства в зависимости от температуры называется планковским локусом , и я не претендую на то, что понимаю все в этой статье, но исследую его на любой глубине, которую вы хотите.

Для более общего объяснения цветовой температуры и ее соотношения с радиаторами черного тела см. статью о цветовой температуре в Википедии .

26 голосов
/ 14 января 2016

Вступительное заявление Википедии о цветовой температуре хорошо их связывает:

Цветовая температура источника света - это температура идеального излучателя черного тела , который излучает свет, сопоставимый по цвету с источником света.

Излучатели черного тела - это идеализированная концепция, которая излучает энергетический спектр с максимальной интенсивностью на частоте, которая зависит от температуры излучателя черного тела. Чем выше температура черного тела, тем выше максимальная частота спектра излучения излучателя черного тела. Любое излучение от идеального радиатора черного тела происходит исключительно от тепловой энергии. Таким образом, черное тело 6500 K испускает фотоны, частотный спектр которых достигает пика при так называемой цветовой температуре 6500 K (в сине-белом, «дневном свете», диапазоне цветовой температуры).

Хотя реальных излучателей черного тела не существует, существует несколько приличных приближений, которые во многом напоминают черные тела. Звезды, лампы накаливания и электрические плиты являются примерами. Вот почему 5500 - 6500 K называется цветовой температурой дневного света - мы измеряем температуру черного тела на солнце около 5780 K. Точно так же, поскольку лампы накаливания не являются излучателями light , а heat излучатели в спектре видимого света , "внутренняя" цветовая температура около 2500 K является номинальной температурой излучения черного тела и спектральным пиком ламп накаливания.

Смежные вопросы здесь, в Photography.SE:

Этот вопрос Physics.SE также касается текущего вопроса: Как температура связана с цветом?

17 голосов
/ 14 января 2016

Цветовая температура связана с излучением черного тела , создаваемым горячими предметами. Кривая излучения черного тела, показанная ниже, показывает приблизительные кривые интенсивности * на каждой длине волны для излучения, испускаемого телами при 5000К, 4000К и 3000К.

* На самом деле она показывает спектральную кривую сияния, которая является своего рода потоком. Но вы можете думать об этом как об интенсивности, если это помогает. Эти две величины тесно связаны.

Black-body radiation curves for objects at different temperatures

Источник изображения: Википедия

Обратите внимание, как кривые проходят через видимый спектр. В зависимости от того, какая часть (площадь под) кривой находится в видимом спектре, цвет будет выглядеть по-разному. Это описывается локусом Планкиана , когда речь идет о цветовой температуре.

Blackbody radiation curve on CIE chromaticity diagram

Источник изображения: Википедия

Диаграмма CIE выше показывает визуальный цвет тел при различных температурах. Тела с температурой около 3000 К, как правило, выглядят красными, в то время как тела с температурой около 5000 К или 6000 К выглядят белее. Тела, которые горячее этого, будут выглядеть голубыми.

8 голосов
/ 14 января 2016

Как отмечают другие ответы, цветовая температура соответствует излучению черного тела при этой температуре.

Но почему мы заботимся об этом? Чтобы понять это, сначала нужно спросить себя: «Что такое белый?»

Физически белый не цвет. Нет такой длины волны света, которая соответствует «белому», точно так же, как нет ни одной, которая соответствует «черному», «серому» или «розовому» - все эти цвета являются просто «артефактами» человеческого восприятия. Физически они представляют собой смесь множества различных длин волн (в частности, в естественном свете белый по определению является смесью всех видимых длин волн Солнца).

Человеческое восприятие цвета зависит от смешивания интенсивности трех разных рецепторов света. Теперь каждая из них на самом деле охватывает широкий диапазон длин волн («физические цвета»), так что это немного сложнее, но у каждой из них есть пик на другой длине волны - мы обычно называем их красным, зеленым и синим соответственно. Вот как компьютеры могут отображать все цвета, которые мы можем видеть, используя всего лишь три разных длины волны - какой-то разумный инопланетянин с другим зрением просто подумает, что мы все полны чепухи, потому что наши картинки выглядят ничего как настоящая вещь. В основном, мы настраиваем интенсивности трех длин волн (которые примерно соответствуют пикам), чтобы произвести то же возбуждение в фоторецепторах, что и реальный свет.

В этой модели «белый» означает «100% красный + 100% зеленый + 100% синий». Однако, как я уже отмечал, естественный белый свет на самом деле не работает так, как он состоит из множества разных длин волн без таких симпатичных соотношений. Теперь мы подошли к эволюции: белый - это цвет, который не меняет оттенок. Восприятие цвета сбалансировано, чтобы позволить нам видеть те же цвета даже при изменении условий освещения - например, при ходьбе под пологом леса или при работе с рассеянным светом (например, «в тени»). Это также означает, что естественная цветовая температура соответствует температуре фотосферы Солнца - в основном, солнце является белым по определению , потому что это то, к чему нас приспособила эволюция (причина, по которой она выглядит желтоватой для глаза это потому, что часть синего света рассеивается атмосферой - наше зрение приспособлено видеть объекты, освещенные Солнцем (и атмосферой), а не видеть само Солнце).

Самое интересное, что это также позволяет нам использовать источники света, которые не такие же горячие, как Солнце. Простейшими примерами являются лампы накаливания, которые, как правило, имеют более низкую температуру, но используют один и тот же основной принцип - делают провод достаточно горячим, чтобы он излучал достаточно видимого света, чтобы баланс белого работал на людей. Светодиодные светильники используют принцип, более похожий на экран вашего компьютера - три различных (ну, не точно три, а "три узких диапазона") длины волны для получения любого цвета. Хорошо, что это гораздо эффективнее. Плохо то, что на самом деле он может создавать заметно разные световые эффекты, поэтому он на самом деле не отображает вообще естественный свет.

НоСуть в том, что светодиодные фонари далеко не соответствуют своей «цветовой температуре», так что же означает , что означает в этом случае цветовая температура? Главное, что при разных температурах интенсивность сигналов, генерируемых на каждом из трех фоторецепторов, различна (для одних и тех же «цветов»). Когда вы меняете цветовую температуру на вашем мониторе, вы в основном настраиваете, насколько интенсивен каждый из этих трех каналов по отношению к остальным - вот что дает вам «красноватый» или «голубоватый» оттенок. Вы имитируете влияние различной температуры черного тела на человеческое зрение - и, так как человеческое зрение игнорирует так много информации в свете, оно фактически работает довольно хорошо большую часть времени. Выполняя настройку на вашей камере, вы делаете прямо противоположное - вы пытаетесь сопоставить «смещенные» цвета с «объективными» красными + зелеными + синими данными. Причина, по которой в настройке обычно используется цветовая температура, заключается просто в том, что это то, что используется повсеместно - вы можете посмотреть цветовую температуру вашего освещения и использовать ее на своей камере.

1 голос
/ 14 января 2016

До того, как кузнецы, гончары, стеклодувы и т. П. Работали с термометром, они зависели от цвета светящегося материала, чтобы контролировать прогресс. Считалось, что большинство минералов имели уникальный цвет на разных стадиях при нагревании. Также было известно, что объекты расширяются и сжимаются при изменении их температуры. Даниэль Фаренгейт (немец 1686-1736) разработал ртутный термометр. Он использовал число 180 как число шагов (градусов) между замораживанием и кипячением воды, 180 - это число, которое очень делится. Андерс Цельсий (шведский (1701-1744) считал, что бизнес 180 - это безумие. Цельсий сделал 100 шагов между замерзанием и кипением воды.

Ртуть, спирт и другие жидкости широко использовались в термометрах, однако ни одна из них не расширяется и не сжимается линейно, поэтому разметка на трубках имеет разное расстояние в разных регионах. В 1802 году Жозеф Луи Гей-Люссак (франц. 1778 - 1850) показал, что коэффициент воздуха и различных общих газов примерно одинаков. Трубка с поплавком на столбе водорода падает и равномерно поднимается с температурой. Если охлаждение продолжается, поплавок должен достигнуть дна при -273C. Ученые ненавидят отрицательные температуры и называют это «абсолютной температурой». Таким образом, Абсолютная шкала теперь называется шкалой Кельвина, чтобы почтить Уильяма Томсона 1-го барона Кельвина (ирландский лауреат Нобелевской премии 1824 - 1907 гг.) За работу над излучением черного тела).

Температура в шкале Кельвина может быть преобразована в шкалу Цельсия путем добавления 273. Металлурги обычно использовали шкалу Кельвина, как и многие другие отрасли науки. Конструкция лампочек развивалась с использованием металлического вольфрама в качестве светящейся нити. Индустрия освещения приняла шкалу Кельвина, чтобы описать цвет, производимый лампами. Фотоиндустрия, сильно зависящая от искусственного освещения, приняла шкалу Кельвина для классификации цвета.

Таблица некоторых избранных практических источников освещения и их цветовых температур.

Солнечный свет полдень 5400K

Мансардное окно от 120 000 К до 18 000 К

Фотографический дневной свет 5500 К (по согласованию с режиссерами)

Flash Cube - Flip Flash 4,950K

Прозрачная лампочка (заполненная циркониевым проводом) 4200 К

Лампа с прозрачным алюминиевым проводом, заполненная 3 800 К

500 Вт. Лампа фотографическая 3200K

.

100 ваттная бытовая вольфрамовая лампа накаливания 2900K

60 ваттная бытовая вольфрамовая лампа накаливания 2820K

Добро пожаловать на сайт Фотопедия, где вы можете задавать вопросы и получать ответы от других членов сообщества.
...