光与视觉实用教案

1、 巴拉干 热情的色彩(sci) 美化的墨西哥1第1页/共35页第一页，共36页。水立方 科技(kj)与建筑的结合 人工光线的应用2第2页/共35页第二页，共36页。北京奥运会柔道馆 光的可持续(chx)利用理念3JIANZHUWULIGUANXUE第3页/共35页第三页，共36页。4JIANZHUWULIGUANXUE第4页/共35页第四页，共36页。5321主要主要(zhyo)内内容容建筑光学基本知识室内自然(zrn)采光电光源4照度(zho d)的计算JIANZHUWULIGUANXUE第5页/共35页第五页，共36页。1.1 光的本质1.2 人的眼睛与视觉(shju)1.3 光的度量单位

2、以及相互关系6第一第一(dy)部分部分 建筑光学基础知建筑光学基础知识识JIANZHUWULIGUANXUE第6页/共35页第六页，共36页。 光的本质是一种电磁波。 波长在380nm-780nm之间的电磁波能够引起人们(rn men)的视觉，所以我们称这个范围之内的电磁波叫光。7第一第一(dy)部分部分 光学基础知识光学基础知识1. 1光的基本知识光的基本知识JIANZHUWULIGUANXUE第7页/共35页第七页，共36页。 单色光：由单一波长组成的光，或者说只表现一种颜色 的光。 复色光：不同(b tn)波长组成的光。 日光：全部可见光混合在一起形成的。 其他光源：至少要占据很窄的一段

3、波长，某种单色光的成分多与少，可显示出光的不同(b tn)颜色。81. 1光的基本知识光的基本知识第一部分第一部分(b fen) 光学基础知识光学基础知识JIANZHUWULIGUANXUE第8页/共35页第八页，共36页。人类90%以上的外界信息是由眼睛通过接收外界光线(gungxin)获得的。9第一第一(dy)部分部分 光学基础知识光学基础知识1. 2 人的眼睛人的眼睛(yn jing)与视觉与视觉JIANZHUWULIGUANXUE第9页/共35页第九页，共36页。1.2.1人眼的基本构造 瞳孔 水晶体 视网膜 感光(gn gung)细胞10第一部分第一部分(b fen) 光学基础知识光

4、学基础知识1. 2 人的眼睛人的眼睛(yn jing)与视觉与视觉JIANZHUWULIGUANXUE第10页/共35页第十页，共36页。1.2.1人眼的基本构造 瞳孔：根据环境(hunjng)明暗程度，自动调节孔径。 水晶体：具有自动聚焦功能，使外界景物都能在视网膜上成像。 视网膜：视觉感受部分，布满感光细胞，影像在此形成。 感光细胞：接收光刺激，转换为神经冲动，分为锥状细胞、杆状细胞。11第一部分第一部分(b fen) 光学基础知识光学基础知识1. 2 人的眼睛人的眼睛(yn jing)与视觉与视觉光圈透镜胶片JIANZHUWULIGUANXUE第11页/共35页第十一页，共36页。1.2

5、.1人眼的基本构造锥状细胞：分布在视网膜中央部位(bwi)，称黄斑区域；中央窝锥状细胞的密度最大；在明环境中起作用-色觉、敏锐度；对环境的明暗变化反映迅速，暗环境不起作用。杆状细胞：分布在中央以外的区域；在暗环境中起决定作用；只有明暗感觉，没有色感觉和细部感觉；对环境的明暗感觉变化，反映缓慢。12第一部分第一部分(b fen) 光学基础知识光学基础知识1. 2 人的眼睛人的眼睛(yn jing)与视觉与视觉JIANZHUWULIGUANXUE第12页/共35页第十二页，共36页。13JIANZHUWULIGUANXUE第13页/共35页第十三页，共36页。 颜色(yns)感觉 光谱光视效率 视

6、野范围 明暗视觉14第一第一(dy)部分部分 光学基础知识光学基础知识1. 2 人的眼睛人的眼睛(yn jing)与视觉与视觉受到眼睛结构以及在面部位置的影响，眼睛的视看范围是有局限的。JIANZHUWULIGUANXUE第14页/共35页第十四页，共36页。 颜色感觉 光谱(gungp)光视效率 视野范围 明暗视觉15第一第一(dy)部分部分 光学基础知识光学基础知识1. 2 人的眼睛人的眼睛(yn jing)与视觉与视觉 人双眼不动的视觉范围：水平180，垂直130，上方60，下方70。 遮挡区域遮挡区域单眼视看单眼视看最大范围最大范围双眼共同双眼共同视看范围视看范围视觉清楚区视觉清楚区域

7、域中心视场，黄斑对应中心视场，黄斑对应区域，几乎没有杆状区域，几乎没有杆状细胞细胞JIANZHUWULIGUANXUE第15页/共35页第十五页，共36页。 颜色感觉(gnju) 光谱光视效率 视野范围 明暗视觉16第一第一(dy)部分部分 光学基础知识光学基础知识1. 2 人的眼睛人的眼睛(yn jing)与视觉与视觉视野范围在建筑设计中的应用电影院观影厅设计JIANZHUWULIGUANXUE第16页/共35页第十六页，共36页。 颜色感觉 光谱(gungp)光视效率 视野范围 明暗视觉17第一部分第一部分(b fen) 光学基础知识光学基础知识1. 2 人的眼睛人的眼睛(yn jing)

8、与视觉与视觉在明环境中形成的视觉感觉，形成明视觉；在暗环境中形成的视觉感觉，形成暗视觉；明视觉明视觉暗视觉暗视觉只有明暗感觉无颜色感觉，无法辨认物体细节；辨认物体细节，具有颜色感觉，对外界变化的适应能力强；锥状细胞锥状细胞杆状细胞杆状细胞JIANZHUWULIGUANXUE第17页/共35页第十七页，共36页。 颜色感觉 光谱光视效率 视野(shy)范围 明暗视觉18第一第一(dy)部分部分 光学基础知识光学基础知识1. 2 人的眼睛人的眼睛(yn jing)与视觉与视觉 1、人们看到不同物体的不同颜色，是由于它们对的光谱特性不同的缘故。JIANZHUWULIGUANXUE2、颜色视觉的基本特

9、性：1）色调 一定波长的光在视觉上的表现。2）亮度 彩色光引起视觉刺激的程度。3）饱和度 某种色彩与同样亮度的灰色之间的差别。第18页/共35页第十八页，共36页。 颜色感觉(gnju) 光谱光视效率 视野范围 明暗视觉19第一第一(dy)部分部分 光学基础知识光学基础知识1. 2 人的眼睛人的眼睛(yn jing)与视觉与视觉 人眼在光看同样功率的可见辐射时，对于不同的波长感觉到的明亮程度不同。就是我们通常说的醒目不醒目。光谱光视效率，光谱光视效率，描述人眼对不同波长单色光的视亮度感受性的差异 。JIANZHUWULIGUANXUE第19页/共35页第十九页，共36页。20555nmV()=

10、 m / 光谱光视效率光谱光视效率表示在特定的光度条件下，获表示在特定的光度条件下，获得相同得相同(xin tn)视觉感觉时，视觉感觉时，两个单色辐射通量之比。两个单色辐射通量之比。m，表示，表示(biosh)视感觉最大视感觉最大的单色光的辐射光通量。的单色光的辐射光通量。JIANZHUWULIGUANXUE第20页/共35页第二十页，共36页。课堂(ktng)视觉实验：21JIANZHUWULIGUANXUE第21页/共35页第二十一页，共36页。课下思考：解释如下光学(gungxu)视觉现象。22JIANZHUWULIGUANXUE第22页/共35页第二十二页，共36页。23JIANZHU

11、WULIGUANXUE第23页/共35页第二十三页，共36页。1.3.1基本光度单位光通量 发光强度 照度(zho d) 亮度L 24第一第一(dy)部分部分 光学基础知识光学基础知识1. 3 光的度量单位光的度量单位(dnwi)以及相以及相互关系互关系JIANZHUWULIGUANXUE第24页/共35页第二十四页，共36页。1.3.1基本光度单位光通量：表示(biosh)光源发出光能的多少，是光源的一个基本参数 。它的前提是人眼对光的感觉量为基准。 用符号表示(biosh)，单位：流明（lm） 单色光 =Km * e, * V e， 波长为的单色辐射光通量，W； V 可见光光谱光视效率,描

12、述人眼对不同波长单色光的视亮度感受性的差异 ； Km 最大光谱光视效能,在明视觉时，Km为680lm/w。25第一第一(dy)部分部分 光学基础知识光学基础知识1. 3 光的度量单位以及相互光的度量单位以及相互(xingh)关系关系例题：已知低压钠灯发出波长为589nm589nm的单色光，设其辐射量为10.3w10.3w，试计算出它发出的光通量。解解JIANZHUWULIGUANXUE第25页/共35页第二十五页，共36页。26第一部分第一部分(b fen) 光学基础知识光学基础知识1. 3 光的度量单位以及光的度量单位以及(yj)相互关系相互关系589nm0.78例题：已知低压钠灯发出波长(

13、bchng)为589nm的单色光，设其辐射量为10.3w，试计算出它发出的光通量。=68010.3V589 =68010.30.78 =5463lmJIANZHUWULIGUANXUE第26页/共35页第二十六页，共36页。27第一第一(dy)部分部分 光学基础知识光学基础知识1. 3 光的度量光的度量(dling)单位以及相单位以及相互关系互关系1.3.1基本光度单位(dnwi)光通量复色光=Kme,iV(i) 或者=Kme,V()d JIANZHUWULIGUANXUE第27页/共35页第二十七页，共36页。28JIANZHUWULIGUANXUE第28页/共35页第二十八页，共36页。1

14、.3.1基本(jbn)光度单位发光强度：描述光通量在空间的分布密度，又叫光强 。 用符号表示，单位：坎德拉，（cd） =/ =d/d40w白炽灯正下方的光强是30cd，若加灯罩73cd。？29第一部分第一部分(b fen) 光学基础知识光学基础知识1. 3 光的度量单位光的度量单位(dnwi)以及相以及相互关系互关系立体角=/r=/r2 2JIANZHUWULIGUANXUE第29页/共35页第二十九页，共36页。1.3.1基本(jbn)光度单位照度：描述单位面积上光通量的多少 。 用符号表示，单位：勒克斯，（lx） =d/d =/ 1 lx = 1 lm/m230第一第一(dy)部分部分 光

15、学基础知识光学基础知识1. 3 光的度量单位以及光的度量单位以及(yj)相互关系相互关系JIANZHUWULIGUANXUE第30页/共35页第三十页，共36页。1.3.1基本光度(gungd)单位发光强度与照度之间的关系照度： =/发光强度： =/ =/A/r2=r2/A=E*r2所以，E= /r2照度与点光源在这方向的发光强度成正比，与光源的距离平方成反比。31第一第一(dy)部分部分 光学基础知识光学基础知识1. 3 光的度量单位光的度量单位(dnwi)以及相以及相互关系互关系JIANZHUWULIGUANXUE第31页/共35页第三十一页，共36页。1.3.1基本光度单位发光强度与照度

16、之间的关系E= /r2问题(wnt)：前面已经知道40w白炽灯正下方的光强是30cd，其正下方1米处的照度是多少lx？32第一部分第一部分(b fen) 光学基础知识光学基础知识1. 3 光的度量单位光的度量单位(dnwi)以及相以及相互关系互关系JIANZHUWULIGUANXUE第32页/共35页第三十二页，共36页。1.3.1基本光度单位亮度(lingd)：发光体在视线方向上，单位投影面积发出的发光强度。 物体在视线方向上的发光强度越大，投影面积越小，就感到它越亮，即亮度(lingd)越大。 用符号L表示，单位：熙提，sb L=/Acos 太阳亮度(lingd)20万sb，蓝天0.22.0sb，白炽灯灯丝亮度(lingd)300500sb。33第一部分第一部分(b fen) 光学基础知识光学基础知识1. 3 光的度量单位光的度量单位(dnwi)以及相互以及相互关系关系JIANZHUWULIGUANXUE第33页/共35页第三十三页，共36页。1.3.2 基本光度单位(dnwi)比较341. 3 光的度量光的度量(dling)单位以及单位以及相互关系相互关系JIANZHUWULIGUANX