1. 흑체의 온도 및 색 관련성
ㅇ 흑체의 특징 ☞ 흑체 (Blackbody) 참조
- 완전한 흡수,방출의 열평형을 이루는 이상적인 백열체
. 빛을 포함한 모든 전자기파를 흡수하고,
. 온도가 높아지면 전자기파를 방출
- 이상적인 복사체(백열체)
. 흑체의 복사휘도는 온도에 만 의존함
- 근사적인 복사체 => 공동 복사체 (Cavity Radiator) ☞ 공동 복사체 참조
ㅇ 흑체의 복사 에너지 스펙트럼의 모양 ☞ 위키백과 (흑체 : 흑체 복사 곡선) 그림 참조
- 단일 봉우리를 갖는 비 대칭적인 모양
. 짧은 파장대역은 좁고, 긴 파장대역은 길게늘어짐
- 다만, 피크 봉우리가 가시광선 대역에 걸쳐있어, 이에따른 유용성 있음
ㅇ 흑체의 용도
- 어떤 천체와 흑체와의 복사 에너지 스펙트럼 상의 유사성에 의해, 그 천체의 표면 온도를 추정
- 색상의 정의에도 활용
ㅇ 흑체의 온도와 색 의존성
- 만일, 물체 온도가 약 400 ℃ 이하면,
. 열복사로써 가시광선 없이 적외선(열선) 만 방출
- 그러나, 온도가 이보다 높게 약 3000 ℃ 이상 되면,
. 가시광선도 나오므로, 어떤 색을 띈 빛을 볼 수 있음
- 이때, 발광체의 표면 온도를,
. 그 색의 흑체 온도로써 유추 가능
※ 例) 태양
- 태양은, 약 5780 K의 흑체가 내는 복사 에너지 스펙트럼 즉, 색상과 유사
. 이때, 태양은 하얀 색으로 보임 (모든 색을 다 포함)
- 따라서, 태양의 표면 온도를 약 5780 K 로 추정함
2. 색 온도 (Color Temperature)
ㅇ 빛/복사의 분광 특성을 온도의 개념으로 정의한 것
- 온도에 따라 열복사 분광 특성 즉 색이 달라지며, 이때의 흑체 온도를 색 온도라 함
ㅇ 색 온도 단위
- 주로 캘빈(K, Kelvin)으로 표현됨 [K]
ㅇ 상관 색온도 (correlated color temperature)
- 흑체 또는 백열 광원 이외의 광원 발광에 대한 색온도
. 백열 광원과 같은 열 복사원의 경우에, => 색온도가 주로 사용되고,
. LED 처럼 열 없는 형광 광원의 경우에, => 오차를 고려(포함)한 상관 색온도를 사용됨
- 어떤 광원 복사의 색온도가 흑체 또는 백열 광원 복사의 색온도와 일치하지 않을 때,
. 그 복사와 가장 가까운 흑체 복사의 색온도를 말함
※ 색온도, 연색성 비교
- 색온도는, 주로 발광체 색상에 대해 온도에 대응시킨 것
- 연색성은, 어떤 조명에 대해 태양광 처럼 얼마나 자연스럽게 색이 구현되는가를 말함
3. 색온도 수치
ㅇ 색온도 수치 例)
- 촛불 : 1,000 [K]
- 텅스텐 전구 : 3,200 [K]
- 주광(daylight): 2,000~7,000 [K]
. 일출,일몰 태양 : 2,000 [K]
. 정오 태양 : 5,500 [K]
- 형광등 : 6,600 [K]
ㅇ 일반적으로,
- 색온도가 아주 낮으면, 가시광선이 아닌 적외선 방출
. 지구도 어느정도 열을 갖고있어 우주로 적외선 방출 ☞ 온실효과 참조
- 색온도가 낮으면, 따스하게 느껴지(저녁 노을 정도)는, 붉은 계열의 빛을 띔
. 600 ℃ 이상 : 빨강색~노란색
- 색온도가 높으면, 한낮의 태양광 처럼, 백색의 빛을 뜀
- 색온도가 아주 높으면, 시원함을 느끼는, 푸른 빛을 띔
. 6,000~10,000 ℃ : 하얀색~파란색 (별 표면 온도 정도)
* 즉,
. 파장이 길수록, 즉 붉은색에 가까울수록, 색온도는 낮으며,
. 파장이 짧을수록, 즉 푸른색 또는 보라색으로 가까울수록, 색온도는 높음
ㅇ 영상물 제작시 기준 색온도 例)
- 대낮 태양광 아래 : 5,600 [K]
. 주간용 조명 램프는 통상 5600 [K]으로 셋팅됨
- 사진용 텅스텐 램프 : 3,200 [K]
. 통상, 카메라 CCD는 3200 [K]에 맞추어 제작됨