33、光的反射、透射、偏振及测量相关知识

光的反射、透射、偏振及测量相关知识

在日常生活中，光和声音是人们所经历的两种最重要的波动现象。本文将深入探讨光的反射、透射、偏振以及光的测量、色散和颜色等相关知识。

光的反射与偏振现象

在一张广阔角度拍摄的闪亮水面图像中，存在一个几乎没有光线的黑暗区域（用带中心的虚线椭圆标记）。太阳位于水平线上，方向与垂直虚线标记方向成 90° 向右。天空各处晴朗，但右侧更亮（靠近水平线上的太阳，在视野之外）。我们可以思考这样一个问题：能否确定图中对应反射天空光最暗部分方向的 θ 角呢？这涉及到光的反射和偏振特性，不同角度的反射光强度会有所不同，而最暗部分的方向与光的偏振状态等因素密切相关。

光的测量体系

在讨论光的测量时，如同声音测量一样，存在两种并行的测量系统。测量声音时，我们提到使用 dB 尺度来指定声音强度等，由于人耳对不同频率声音的敏感度不同，我们引入了与人类听觉敏感度相关的音量尺度，如 dB(A) 和 dB(C)。

对于光的测量，也有“辐射测量”和“光度测量”两种系统。“辐射测量”系统基于与瓦特相关的物理能量测量；而“光度测量”系统则基于视觉印象，即人眼的灵敏度曲线，其基本测量单位是流明（lumen），流明本身基于国际单位制（SI）中的坎德拉（candela）。

辐射测量值与人眼感知的亮度之间没有简单的比例关系。例如，一个纯红外光源可能具有很高的辐射强度（以 W/m² 为单位），但人眼几乎察觉不到来自该光源的光。因此，我们需要与人类对光水平感知相关的测量单位。

人眼对不同光谱颜色的“亮度”感知曲线显示，彩色视觉（视锥细胞）和夜间视觉（视杆细胞）的灵敏度曲线有所不同。彩色视觉曲线在约 555nm（绿色）