Khái niệm về nhiệt độ màu – Phần 1

Nhiệt độ màu của nguồn ánh sáng là nhiệt độ của một bộ tản nhiệt cơ thể đen lý tưởng phát ra ánh sáng màu tương đương với ánh sáng của nguồn ánh sáng. Nhiệt độ màu là đặc trưng của ánh sáng nhìn thấy có các ứng dụng quan trọng trong chiếu sáng, nhiếp ảnh, quay phim, xuất bản, sản xuất, vật lý thiên văn, trồng trọt và các lĩnh vực khác. Trong thực tế, nhiệt độ màu chỉ có ý nghĩa đối với các nguồn ánh sáng trong thực tế tương đối gần với bức xạ của một số cơ thể màu đen, nghĩa là các màu trên một đường từ màu đỏ / cam thông qua màu vàng và nhiều hoặc ít hơn trắng đến màu xanh nhạt; nó không có ý nghĩa để nói về nhiệt độ màu của, ví dụ, ánh sáng màu xanh lá cây hoặc tím. Nhiệt độ màu thường được thể hiện bằng kelvin, sử dụng ký hiệu K, đơn vị đo nhiệt độ tuyệt đối.

Nhiệt độ màu trên 5000 K được gọi là “màu lạnh” (màu trắng hơi xanh), trong khi nhiệt độ màu thấp hơn (2700-3000 K) được gọi là “màu ấm” (màu vàng nhạt qua màu đỏ). “Ấm” trong ngữ cảnh này là sự tương đồng với dòng nhiệt bức xạ của ánh sáng chùm truyền thống hơn là nhiệt độ. Đỉnh quang phổ của ánh sáng ấm áp gần với hồng ngoại, và hầu hết các nguồn ánh sáng ấm áp tự nhiên phát ra bức xạ hồng ngoại đáng kể. Thực tế là ánh sáng “ấm” theo nghĩa này thực sự có nhiệt độ màu “mát hơn” thường dẫn đến sự nhầm lẫn.

Phân loại ánh sáng khác nhau
Nhiệt độ màu của bức xạ điện từ phát ra từ một vật đen lý tưởng được định nghĩa là nhiệt độ bề mặt của nó trong kelvin, hoặc là trong các lớp mired (kenvin nhỏ).  Điều này cho phép xác định một tiêu chuẩn so sánh các nguồn ánh sáng.

Trong chừng mực mà một bề mặt nóng phát ra bức xạ nhiệt nhưng không phải là bộ tản nhiệt màu đen lý tưởng, nhiệt độ màu của ánh sáng không phải là nhiệt độ thực tế của bề mặt. Ánh sáng của bóng đèn sáng là bức xạ nhiệt, và bóng đèn xấp xỉ một bộ tản nhiệt màu đen lý tưởng, vì vậy nhiệt độ màu của nó chủ yếu là nhiệt độ của dây tóc. Do đó, nhiệt độ tương đối thấp phát ra màu đỏ xỉn và nhiệt độ cao phát ra gần như trắng bóng đèn sợi đốt truyền thống.

Nhiều nguồn ánh sáng khác, như đèn huỳnh quang, hoặc đèn LED (điốt phát sáng) phát ra ánh sáng chủ yếu bằng các quá trình khác ngoài bức xạ nhiệt. Điều này có nghĩa là bức xạ phát ra không theo dạng phổ của cơ thể đen. Những nguồn này được gán cho cái gọi là nhiệt độ màu tương quan (CCT). CCT là nhiệt độ màu của bộ tản nhiệt màu đen để nhận biết màu sắc của con người phù hợp nhất với ánh sáng từ đèn. Bởi vì không cần thiết phải xấp xỉ như vậy đối với đèn sáng, CCT cho một bóng đèn sáng chỉ đơn giản là nhiệt độ không được điều chỉnh, được so sánh với bộ tản nhiệt màu đen.

The Sun 
Mặt trời gần xấp xỉ một bộ tản nhiệt màu đen. Nhiệt độ hiệu dụng, được xác định bởi tổng công suất bức xạ trên một đơn vị vuông, là khoảng 5780 K.  Nhiệt độ màu của ánh sáng mặt trời trên bầu khí quyển khoảng 5.900 K. 

Khi mặt trời lướt qua bầu trời, có thể có màu đỏ, cam, vàng hoặc trắng, tùy thuộc vào vị trí của nó. Màu sắc thay đổi của Mặt Trời trong suốt cả ngày chủ yếu là kết quả của sự tán xạ ánh sáng và không phải do sự thay đổi trong bức xạ của cơ thể đen. Màu xanh của bầu trời là do sự phóng xạ Rayleigh của ánh sáng mặt trời bởi bầu khí quyển, có xu hướng phân tán ánh sáng màu xanh hơn ánh sáng đỏ.

Một số ánh sáng ban mai và buổi tối (giờ vàng) có nhiệt độ màu thấp hơn do sự tán xạ ánh sáng bước sóng nhỏ tăng lên theo hiệu ứng Tyndall. Ảnh hưởng này đặc biệt được phát hiện do sự gia tăng các hạt bụi nhỏ trong khí quyển sau vụ phun trào của Núi Tambora năm 1815 và Krakatoa vào năm 1883, làm cho mặt trời lặn đỏ rực lên khắp thế giới.

Ánh sáng ban ngày có quang phổ tương tự như màu đen cơ thể có nhiệt độ màu tương ứng 6500 K (tiêu chuẩn xem D65) hoặc 5500 K (tiêu chuẩn phim ảnh cân bằng ánh sáng ban ngày).

Đối với màu sắc dựa trên lý thuyết cơ thể đen, màu xanh xuất hiện ở nhiệt độ cao hơn, trong khi màu đỏ xảy ra ở nhiệt độ thấp hơn. Điều này trái ngược với các hiệp hội văn hoá do màu sắc, trong đó “đỏ” là “nóng”, và “xanh” là “lạnh”.