黒体軌跡

黒体軌跡：温度と色の関係

黒体軌跡とは、異なる温度における黒体放射の色を色度図上にプロットして繋いだ線のことです。黒体は、あらゆる波長の電磁波を完全に吸収する理想的な物体で、その放射スペクトルは温度によって変化します。低温の黒体は赤みを帯びた光を放ちますが、温度が高くなるにつれて、オレンジ、黄色、白色へと変化し、さらに高温になると青みがかった白色になります。この色の変化を視覚的に表したものが、黒体軌跡です。

色空間と色度

色は、通常、3つの数値で表されます。例えば、CIE XYZ表色系では、X、Y、Zの3つの値で色を定義します。これらの値は、色の三刺激値と呼ばれ、人間の視覚における赤、緑、青の三原色の刺激量に対応します。色空間は、これらの三刺激値を座標軸とする3次元空間として表現できます。

しかし、色の明るさを無視して色合いだけを表現したい場合、色度図が用いられます。色度図は、色空間を2次元平面に投影したもので、通常はxとyという2つの座標で色を表します。黒体軌跡は、このx-y色度図上に描かれ、温度に対応した色を示しています。

代表的な色度図として、CIE 1931 xy色度図やCIE 1960 uv色度図などが挙げられます。これらの色度図上には、様々な色と、その色に対応するx, y座標が示されており、黒体軌跡はその中でも重要な要素です。黒体軌跡は、異なる温度で放射される光の色を視覚的に捉える上で非常に役立ちます。

相関色温度

光源の色を表現する指標として、色温度が用いられます。色温度とは、ある光源の色と、同じ色に見える黒体放射の絶対温度のことです。しかし、全ての光源が黒体放射スペクトルを持つわけではありません。そこで、実際の光源の色と最も近い色の黒体放射の温度を相関色温度と呼びます。

CIE 1960 uv色度図を用いると、任意の光源の色度点を黒体軌跡上に投影することで、その光源の相関色温度を求めることができます。具体的には、色度点から黒体軌跡に垂線を下ろし、その交点に対応する温度が相関色温度となります。この方法は、光源の色を客観的に評価する上で重要な役割を果たしています。

まとめ

黒体軌跡は、色温度や色度図と密接に関連しており、色の科学において重要な概念です。様々な光源の色を比較検討する際に、黒体軌跡は基準として役立ち、光源の特性を理解する上で不可欠なツールとなります。本稿では、黒体軌跡の基本的な概念と、色空間、相関色温度との関係について解説しました。より詳細な理解には、専門書や論文を参照することをお勧めします。

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