Renk sıcaklığı için Kelvin'in gerçek sıcaklık için Kelvin ile ilişkisi nedir?


33

Rengin gerçek sıcaklığı yok. Monitörünüze mavi bir kare ve kırmızı bir kare yerleştirmeyi deneyin ve her iki bölgeye de bir termometre yerleştirin. Arada bir fark olduğunu tespit edersen, yanlış yapıyorsun. Muhtemelen bunu zaten biliyorsundur.

Peki neden renk sıcaklığı Kelvin'de ölçülür? Kelvin, bir maddede bulunan ısının mutlak sıfırdan ölçülmesidir. Bu, aslında bir maddede hiçbir ısı olmadığı zaman ve içindeki moleküller kesinlikle hala 0 olduğunda, 0 K 0 K aslında mümkün olmayabilir, ancak bu bizim buna göre ölçüm yapmamızı engellemez. nasıl olsa bir kazma.

Harita sıcaklığına renk sıcaklığına referans olarak kullanılan ve farklı sıcaklıklarda farklı renkler yayan bir madde var mı? Yoksa bundan daha mı karmaşık? Yoksa Kelvin'i tamamen keyfi bir şekilde kullanmak, hiç ısıyla ilgisi olmayan bir seçim mi?


2
Tüm maddeler 2000K veya 4000K'da ışık yayar! Örneğin, ampulünüzdeki kabloda bulunur. Bu kırmızı veya beyaz sıcak ışığın ışığı bu renk sıcaklığına sahiptir (2000K veya 4000K veya her neyse). Ve güneşin yüzey sıcaklığı ~ 5800K'dır, bu nedenle güneş ışığının renk sıcaklığıdır, atmosferden dolayı cumur salgını ve benzeri.
Peter - Monica


1
Rengin sıcaklığı yoktur, ancak sıcaklığın rengi vardır. Buna siyah vücut radyasyonu denir . Bunun renk tonunu ölçmenin garip bir yolu olduğuna katılıyorum, ancak diğer herhangi bir ölçek kadar iyi.
BlueRaja - Danny Pflughoeft

1
Hafif nitelem- Çok hassas bir yüzey ölçüm termometresi yaptım ve farklı baskılı renkler için sıcaklıkta gözle görülür farklılıklar görebiliyordunuz - emisyonlar farklıydı, böylece tavan lambaları bazı renkleri diğerlerinden daha fazla ısıtmıştı. Hava ve diğer şeyler ısıyı çekmiyorsa nihayetinde bu kağıt 2700K'ya 'görmekte' olduğu için ısınır.
Spehro Pefhany

1
@scottbb Uni'deki (Toronto'da) devasa yeni kütüphane binasının kaldırımda 233 ° C'deki grafide grafiti vardı. Ah, nasıl güldük.
Spehro Pefhany

Yanıtlar:


35

Bu edilir biraz teorik bir şekilde de olsa, ısıtılmış bir madde ile ilgili. Bu madde, belirli bir renkteki belirli bir sıcaklıkta belirli bir rengi yayan, ideal bir akkor siyah gövdedir . Renk uzayına karşılık sıcaklıktaki yere Planckian odağı denir ve bu makaledeki her şeyi anladığımı iddia etmiyorum, ancak istediğiniz derinliği araştırın.

Renk sıcaklığının daha genel bir "ışık okuması" açıklaması ve bunun siyah gövde radyatörleriyle ilişkisi için Wikipedia'nın Renk Sıcaklığı makalesine bakın .


26

Wikipedia'nın renk sıcaklığı ile ilgili tanıtıcı ifadesi onları oldukça iyi ilişkilendiriyor:

Renk sıcaklığı bir ışık kaynağından bir tanesi sıcaklığı, kara cisim radyatör yayar ışık kaynağı ile karşılaştırılabilir renk tonu ışık olduğu.

Siyah gövdeli radyatörler, siyah gövdeli radyatörün sıcaklığına bağlı bir frekansta pik yoğunluğuna sahip bir enerji spektrumunu yayan ideal bir konsepttir. Siyah gövde sıcaklığı ne kadar yüksek olursa, siyah gövde radyatörünün emisyon spektrumunun tepe frekansı da o kadar yüksek olur. İdeal bir siyah gövdeli radyatörden kaynaklanan emisyonlar tamamen ısı enerjisinden kaynaklanmaktadır. Böylece, 6500 K siyah gövde, frekans spektrumu 6500 K renk sıcaklığı (mavi-beyaz, "gün ışığı", renk sıcaklığı aralığında) olarak adlandırdığımız şeye en üst seviyeye çıkan fotonlar yayar.

Hiçbir gerçek siyah gövde radyatörü olmasa da, oldukça fazla siyah gövde gibi davranan birkaç iyi yaklaşım var. Yıldızlar, akkor ampuller ve elektrikli ocaklar örnektir. Bu nedenle 5500 - 6500 K'ya gün ışığı renk sıcaklığı denir - güneşin siyah vücut sıcaklığını yaklaşık 5780 K değerinde ölçürüz. Benzer şekilde, akkor ampuller görünür ışık spektrumundaki ısı yayıcı kadar ışık veren değil , "iç mekan" yaklaşık 2500 K renk sıcaklığı, nominal siyah gövde radyasyon sıcaklığı ve akkor ampullerin spektral tepe noktasıdır.

Photography.SE'de burada ilgili sorular:

Bu Fizik.SE sorusu şu anki soruyu da ele alıyor: Sıcaklık renkle nasıl ilişkili?


6
@ JDługosz Belki de sadece ışık kaynağı olarak ampul içeren bir odada fotograf çekmediniz. Çok sık gördüm. Birçok modern LED lambada 2700K bulunur.
Zenit,

3
@ JDługosz Ve haklısınız, renk çok iyi düzeltilemez. İnsan görüşü çok fazla önemsemiyor, ancak bu tür aydınlatmalı odalarda çekilen fotoğrafları doğru bir şekilde beyaz dengeleyebilecek ucuz kameralar görmedim - bunlar her zaman çok sarı-kırmızımsıdır. Ancak bunlar iç mekan aydınlatmasının ana kategorilerinden biridir ve bazı insanlar onları tercih eder (sözde daha rahatlar).
Luaan

2
@ JDługosz Lightroom'da yüksek 2000'lerde ve düşük 3000'lerde renk sıcaklıklarını düzenli olarak kullanıyorum. Temelde ampullerle aydınlatılan bir sahne için 4000K kullanılması, çok turuncu görünebilir.
JohannesD

8
Sadece kesinlikle netleştirmek için - bir akkor ampul aslında siyah bir cismin oldukça adil bir yaklaşımı ve filamentin gerçek, fiziksel, sıcaklığı çalışırken yaklaşık 2250 ° C (veya ~ 2500K) civarında. Güneş aynı zamanda oldukça nezih bir kara cisimdir ve yüzeydeki gerçek, fiziksel, sıcaklığı yaklaşık 6000 K'dır.
J ...

3
Ve, bu biraz yoldan sapıyor, ancak gün ışığı renk sıcaklığının neden güneşin sıcaklığı sabitken bir aralık olduğunu merak ediyorsanız, çünkü gökyüzü mavidir - yani atmosfer güneşin mavi ışığından daha fazla yayılır. kırmızı olduğu için, bir sahnenin renk sıcaklığı ne kadar doğrudan ve ne kadar dolaylı güneş ışığı aldığına bağlı olarak daha düşük veya daha yüksektir.
Ocaklar

17

Renk sıcaklığı, sıcak nesneler tarafından üretilen siyah gövde radyasyonu ile ilgilidir . Aşağıda gösterilen siyah gövdeli radyasyon eğrisi, 5000K, 4000K ve 3000K'da vücutlar tarafından yayılan radyasyon için her dalga boyunda yaklaşık yoğunluk * eğrilerini gösterir.

* Aslında bir tür akı olan spektral parlaklık eğrisini gösterir. Fakat yardımcı olması halinde bunu bir yoğunluk olarak düşünebilirsiniz. İki miktar yakından ilişkilidir.

Farklı sıcaklıktaki nesneler için siyah cisim radyasyon eğrileri

Resim Kaynağı: Wikipedia

Eğrilerin görünür spektrumdan nasıl geçtiğini not edin. () Altındaki eğrinin ne kadarının görünür spektrumda olduğuna bağlı olarak renk farklı görünecektir. Bu, renk sıcaklığı hakkında konuşurken Planckian odağı tarafından tanımlanır .

CIE renklilik diyagramında Blackbody radyasyon eğrisi

Resim Kaynağı: Wikipedia

Yukarıdaki CIE diyagramı çeşitli sıcaklıklarda cisimlerin görsel rengini gösterir. 3000K civarında sıcaklığa sahip gövdeler kırmızı gibi görünürken, 5000K veya 6000K civarında vücutlar daha beyaz görünür. Bundan daha sıcak olan organlar mavi görünme eğilimindedir.


8

Diğer cevapların not ettiği gibi, renk sıcaklığı bu sıcaklıkta kara cisim radyasyonuna karşılık gelir.

Ama neden bunu önemsiyoruz? Bunu anlamak için önce kendine "Beyaz nedir?" Diye sormalısın.

Fiziksel olarak, beyaz bir renk değildir. "Siyah" veya "gri" veya "pembe" e karşılık gelen hiçbir şeyin olmadığı gibi, "beyaz" e karşılık gelen ışığın dalga boyu yok - bu renklerin tümü insan algısının yalnızca "eserleri". Fiziksel olarak, onlar birçok farklı dalga boyunun bir karışımıdır (özellikle doğal ışıkta, beyaz tanım gereği Güneş'in tüm görünür dalga boylarının karışımıdır ).

İnsan rengi algısı, üç farklı ışık reseptörünün yoğunluğunun karıştırılmasına bağlıdır. Şimdi, bunların her biri aslında geniş bir dalga boyu aralığını ("fiziksel renkler") kapsıyor, bu yüzden bu biraz daha karmaşık, ama her birinin farklı bir dalga boyunda bir zirvesi var - biz genellikle sırasıyla kırmızı, yeşil ve mavi diyoruz. Bu bilgisayarlar üç farklı dalga boylarında sadece bir karışımı ile görebileceği tüm renk görüntüleyebilir nasıl - Farklı görüşte olan bazı akıllı uzaylı sadece bizim resimler bakmak çünkü, bütün saçmalıklarla dolu olduğunu düşünürdüm hiçbir şey gerçek gibi. Temel olarak, gerçek ışığın alacağı fotoreseptörlerde aynı uyarımı üretmek için üç dalga boyunun ( kabaca zirvelere karşılık gelen) yoğunluğunu değiştiriyoruz .

Bu modelde, "beyaz", "% 100 kırmızı +% 100 yeşil +% 100 mavi" anlamına gelir. Ancak, daha önce de belirttiğim gibi, doğal beyaz ışık gerçekten böyle çalışmaz - bu kadar güzel oranlara sahip olmayan birçok farklı dalga boylarının bir bileşimidir. Şimdi evrime geliyoruz: beyaz, tonu değiştirmeyen renk. Renk algısı, ortamdaki aydınlatma koşulları değiştiğinde bile - örneğin bir orman gölgesinin altında yürürken veya dağınık ışıkla uğraşırken (örneğin "gölgede") aynı renkleri görmemize izin verecek şekilde dengelenmiştir. Bu, aynı zamanda, doğal renk sıcaklığının güneş fotosferi sıcaklığına karşılık geldiği anlamına gelir - temel olarak, güneş tanım gereği beyazdır , çünkü evrimleşme bizi uyarladığı şey ( göründüğü sebep)göze sarımsı, çünkü mavi ışığın bir kısmı atmosfer tarafından dağılmış durumda - bizim görüşümüz Güneş'in kendisini görmek için değil, Güneş'in (ve atmosferin) aydınlattığı nesneleri görmeye adapte oldu.

İşin eğlenceli yanı, bunun bizim Güneş kadar sıcak olmayan ışık kaynaklarını kullanmamıza izin vermesidir . En basit örnekler, daha düşük sıcaklığa sahip olma eğiliminde olan, ancak aynı temel prensibi kullanan - teli yeterince sıcak kılan, beyaz dengesinin insanlar için çalışmasını sağlamak için yeterince görünür ışık yayması için yeterli sıcaklığa sahip ampullerdir. LED ışıklar, bilgisayar ekranınız gibi daha fazla bir prensip kullanır - herhangi bir renk üretmek için üç farklı (yani tam olarak üç değil , "üç dar bant") dalga boyları. İyi olan, bunun çok daha verimli olmasıdır. Kötü olan şey, aslında gözle görülebilir şekilde farklı ışık efektleri üretebilmesidir, bu yüzden gerçekten hiç doğal ışıkla eşleşmez.

Fakat çekirdek: LED ışıklar “renk sıcaklığının” hiçbir yerinde değildir , bu durumda renk sıcaklığının anlamı nedir? Ana nokta, farklı sıcaklıklar altında, üç fotoreseptörün her birinde üretilen sinyallerin yoğunluğunun (aynı "renkler" için) farklı olmasıdır. Monitörünüzdeki renk sıcaklığını değiştirdiğinizde, temel olarak bu üç kanalın her birinin diğerleriyle olan ilişkisinin ne kadar yoğun olduğunu kontrol edersiniz - bu size "kırmızımsı" veya "mavimsi" renk tonları verir. Sen ediyoruz simülefarklı bir kara cisim sıcaklığının insan görüşü üzerindeki etkisi - ve insan görüşü ışıktaki bilgilerin çoğunu göz ardı ettiğinden, aslında çoğu zaman oldukça iyi çalışıyor. Kameranızın ayarını yaparken, tam tersini yapıyorsunuz - "kaydırılmış" renkleri "amaç" Kırmızı + Yeşil + Mavi verilerine eşleştirmeye çalışıyorsunuz. Ayarın genellikle renk sıcaklığını kullanmasının nedeni, her yerde kullanılan şeydir, çünkü aydınlatmanızın renk sıcaklıklarına bakabilir ve bunu kameranızda da kullanabilirsiniz.


Bu, soruya tamamen teknik açıdan değil pratikten yaklaşan iyi bir cevaptır. Yapay ışık kaynakları ile ilgili renk sıcaklıkları kadar fiziksel olarak sıcak olmamaları da iyi.
Andrew

@Andrew Akkor lambalar hariç - güneş kadar sıcak değillerdir, elbette, ancak renk sıcaklıkları da aynı şekilde çok düşük.
Random832

2
Elbette @ Random832. Farklı ışık emisyon mekanizmaları farklı şekillerde çalışır. Renk sıcaklığı, siyah vücut radyasyonundan gelen bir kavramdır, ancak algılanan renk (ve beyaz dengesi etkileri) her zaman siyah vücut radyasyonundan kaynaklanmamaktadır.
Andrew

2
@Luaan Neden biraz uzaylıya ihtiyacın var? Sen :) "çok renkli sınırlı" olmamızı dikkate de mantis karidesleri kullanabilirsiniz theoatmeal.com/comics/mantis_shrimp
woliveirajr

2
@woliveirajr Eh, çoğunlukla "iletişim" bölümü nedeniyle. Pidgeonlar UV ışınlarının hepsini görmezden geldiğimiz için gerizekalı olduğumuzu düşünebilirler, ama onlar her zaman pencereye
girenlerdir

1

Termometreden önce demirciler ve çömlekçiler ve cam üfleyiciler ve benzerleri ilerlemeyi izlemek için parlayan malzemenin rengine bağlıydı. Çoğu mineralin ısıtıldığı gibi farklı aşamalarda benzersiz bir renge sahip olduğuna inanılıyordu. Ayrıca, nesnelerin sıcaklık değiştikçe büyüdüğü ve büzüldüğü de bilinmektedir. Daniel Fahrenheit (Alman 1686-1736) bir cıva termometresi tasarladı. 180 sayısını, donma ve kaynar su arasındaki basamak sayısı (derece), 180 derece bölünebilir bir sayı olarak kullandı. Anders Celsius (İsveççe (1701 - 1744) 180 şirketin çılgınca olduğunu düşündü, Celsius donma ve kaynar su arasında 100 adım attı.

Civa, alkol ve diğer sıvılar, termometrelerde yaygın olarak kullanılırdı, ancak hiçbiri doğrusal olarak genleşmez ya da büzülmez, bu nedenle tüplerdeki işaretler, farklı bölgelerde farklı aralıklara sahiptir. 1802'de Joseph Louis Gay-Lussac (Fransızca 1778 - 1850), hava ve çeşitli ortak gazların katsayısının yaklaşık olarak aynı olduğunu gösterdi. Bir hidrojen kolonunun üstünde yüzer bir tüp düşer ve sıcaklıkla aynı şekilde yükselir. Soğutma devam ederse şamandıra -273C de dibe çarpmalıdır. Bilim adamları negatif sıcaklıklardan nefret ediyorlar ve bunu “mutlak sıcaklık” olarak adlandırıyorlardı. Böylece, Mutlak Ölçek artık, Siyah Gövde Radyasyonu konusundaki çalışmaları için William Thomson 1. Baron Kelvin'i (İrlandalı 1824 - 1907 Nobel Ödülü) onurlandırmak için Kelvin ölçeğini aradı.

Kelvin ölçeğindeki bir sıcaklık, 273 eklenerek Celsius ölçeğine dönüştürülebilir. Metalurji uzmanları, Kelvin ölçeğini birçok bilim dalında olduğu gibi kullandılar. Lightbulb, metal tungsten'i parlayan filamentleri olarak kullanmak için gelişti. Aydınlatma endüstrisi, üretilen lambaların rengini tanımlamak için Kelvin ölçeğini benimsemiştir. Yapay aydınlatmaya oldukça bağımlı olan fotoğraf endüstrisi, rengi sınıflandırmak için Kelvin ölçeğini benimsemiştir.

Seçilen bazı pratik aydınlatma kaynaklarının ve renk sıcaklıklarının tablosu.

Güneş Işığı Öğlen 5400K

Işıklık 120.000K - 18.000K

Fotoğraf Günışığı 5.500K (film yapımcıları tarafından kabul edildi)

Flaş Küp - Flip Flash 4.950K

Temizle Flashbulb (zirkonyum tel dolu) 4.200K

Şeffaf alüminyum tel dolu flaş ampul 3,800 K

500 watt Fotografik lamba 3.200K

100 watt ev tungsten ampul 2.900K

60 watt ev tungsten ampul 2.820K


Donmadan kaynamaya kadar başlangıçta 180 ° olarak tanımlanan Fahrenheit ölçeğine ilişkin bir alıntı yaptınız mı? Tuzlu suyun donma noktasından insan vücudunun sıcaklığına kadar 96 ° olarak öğrendim.
mattdm

@ mattdm - Asimov ve Zimmermann "Fahrenheit: Gerçekler, Tarih ve Dönüşüm Formülleri" adlı bir kitaptan. 16 Eylül 2017'de alındı.
Alan Marcus

Teşekkürler! Çevrimiçi bulduğum şeye göre, ölçek başlangıçta dediğim gibi oldu ancak daha sonra yeniden kalibre edildi. livescience.com/39916-fahrenheit.html
mattdm 15:18

@ mattdm - 180 derecelik yayılma, öğrencilerin Fahrenheit adımından 1.8 adım (derece) daha büyük, yani dönüşüm formülünün yani bir derece C daha iyi anlamalarına yardımcı olan bir yardımdır.
Alan Marcus

Evet - daha sonra ayarlamalar hakkında değil, sadece başlangıç ​​hikayesini öğrendiğim için bunu hiç bilmediğim için hayret ediyorum.
mattdm
Sitemizi kullandığınızda şunları okuyup anladığınızı kabul etmiş olursunuz: Çerez Politikası ve Gizlilik Politikası.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.