光学基本知识PPT课件 2

光学基本知识PPT课件21.1光的性质、度量一、光的性质1、波动性光是电磁波，波长在380-780nm2、粒子性光是一种带有能量的粒子—光子

第二页，共42页。1、光的波动性可见光只是电磁波的一部分第三页，共42页。

二、基本光度量

光通量发光强度照度光出射度亮度第四页，共42页。光通量定义：光源在单位时间内向周围空间辐射出去的并使人眼产生光感的能量称光通量符号：φ单位：流明（lm）例:220V100W白炽灯的光通量为1250lm220V36WT8荧光灯的光通量为2500lm

第五页，共42页。发光强度光源在某一个特定方向上单位立体角内(每球面度)辐射的光通量，称为光源在该方向上的发光强度。简称光强。符号：I单位：坎德拉（cd）

第六页，共42页。

照度被照面上的光通密度为照度。它是射入被照物体表面单位面积上的光通量符号:E

单位:勒克斯（lx）第七页，共42页。例:在40W白炽灯下1m处的照度约为30lx,加搪瓷伞形灯罩后可增加为73lx满月晴空的月光下为0.2lx晴朗的白天室内照度为100—500lx一般情况下,1-5lx的照度仅能辨别物体的轮廓第八页，共42页。光出射度发光面单位面积出射的光通量称光出射度符号M单位辐射勒克斯（rlx

）第九页，共42页。亮度发光体在视线方向单位投影面积上的发光强度，称为该发光体的表面亮度。符号：L

单位：为尼特（nt）。

面光源一个单元面积上的亮度第十页，共42页。亮度与被视物体的发光强度或反光面的反光强度有关,还与发光面或反光面的面积有关.例:同一照度下的黑白物体

功率相同的普通灯泡与磨砂灯泡一般情况下:

40W荧光灯的表面亮度为7000cd/m2晴朗天空平均亮度为5000cd/m2太阳的表面亮度为1.6×109cd/m2

当亮度超过1.6×105cd/m2时,人眼就难以忍受了第十一页，共42页。几个光度量关系示意图第十二页，共42页。1.2

照度标准

《建筑照明设计标准》GB50034—2004第十三页，共42页。1、制定照度标准的方法影响人的视力的因素有：生理因素背景亮度亮度对比年龄

人完成视觉工作的功效为视觉功效照度标准制定的依据是：视觉功效特性视疲劳经济性第十四页，共42页。2、影响视觉功能的因素物体亮度和环境亮度亮度对比和颜色对比曝光时间物体大小或物体的运动眩光第十五页，共42页。3、GB50034—2004标准简介标准值：平均照度参考平面高度：0.75m分级0.513510152030507510015020030050075010001500200030005000lx共21级计算允许偏差：（－10～＋10）%同时颁布节能指标（功率密度）

2007.8开始执行目标值 第十六页，共42页。符合下列条件之一及以上时，作业面或参考平面的照度，可按照标准值分级提高一级视觉要求高的精细作业场所，眼睛至识别对象的距离大于500mm时连续长时间紧张的视觉作业，对视觉器官有不良影响时识别移动对象，要求识别时间短促而辨认困难时视觉作业对操作安全有重要影响时识别对象亮度对比小于0.3时作业精度要求较高，且产生差错会造成很大损失时视觉能力低于正常能力时建筑等级和功能要求高时第十七页，共42页。符合下列条件之一及以上时，作业面或参考平面的照度，可按照标准值分级降低一级进行很短时间的作业时作业精度或速度无关紧要时建筑等级和功能要求较低时第十八页，共42页。新标准的特点和主要变化照度水平有较大提高,适应当前生产工作学习和生活的需要照明质量有更新更高的要求,有利于改善视觉条件反映照明科技进步,有利于优质高效照明器材的发展和推广应用突出节能,运用强制性条文限制照明功率密度,促进照明系统能效提高增加了照明管理与监督的内容,有利于设计方案的优化,标准的实施第十九页，共42页。办公建筑照明标准值房间或场所参考平面及其高度/m照度标准值/lxUGRRa普通办公室0.75（水平面）3001980高档办公室0.75（水平面）5001980会议室0.75（水平面）3001980接待室、前台0.75（水平面）30080营业厅0.75（水平面）3002280设计室实际工作面5001980文件整理、复印、发行室0.75（水平面）30080资料、档案室0.75（水平面）20080第二十页，共42页。居住建筑每户照明功率密度值房间或场所照明功率密度（W/㎡）照度值（LX）现行值目标值起居室76100卧室75餐厅150厨房100卫生间100第二十一页，共42页。办公建筑照明功率密度值房间或场所照明功率密度（W/㎡）照度值（Lx）现行值目标值普通办公室119300高档办公室、设计室1815500会议室119300营业厅1311300文件整理、复印、发行室119300档案室87200第二十二页，共42页。商业建筑照明功率密度值房间或场所照明功率密度（W/㎡）照度值（Lx）现行值目标值一般商店营业厅1210300高档商店营业厅1916500一般超市营业厅1311300高档超市营业厅2017500第二十三页，共42页。旅馆建筑照明功率密度值房间或场所照明功率密度（W/㎡）照度值（Lx）现行值目标值客房1513—中餐厅1311200多功能厅1815300客房层走廊5450门厅1513300第二十四页，共42页。医院建筑照明功率密度值房间或场所照明功率密度（W/㎡）照度值（Lx）现行值目标值治疗室、诊室119300化验室1815500手术室3025750候诊室、挂号厅87200病房65100护士站119300药房2017500重症监护室119300第二十五页，共42页。学校建筑照明功率密度值房间或场所照明功率密度（W/㎡）照度值（LX）现行值目标值普通教室、阅览室119300夜间使用教室、阅览室1815500阶梯教室1815300实验室119300美术教室1815500多媒体教室119300第二十六页，共42页。

1.3

颜色的特性、眩光

颜色的形成

光的光谱能量分布颜色的基本性质三个基本属性：色调明度彩度颜色的表示

孟塞尔表色系统HV/CCIE表色系统（RGB）

光源的光色色表和显色性第二十七页，共42页。色彩属性色彩具有基本的三属性：色调（Hue）就是色彩的颜色，如红，橙，黄，绿，蓝，紫等各代表一种色相，而黑，白以及各种灰色则属于无色系；明度（Brightness）是指色彩的明暗程度;饱和度（Saturation）则是指色彩的纯度，又称为彩度。对比度是指不同颜色之间的差异。第二十八页，共42页。色彩的色相变化色彩的色调变化第二十九页，共42页。色相和色调的对比第三十页，共42页。红、蓝二色的饱和度变化第三十一页，共42页。光源的色表

光源的色表指光源的表观颜色，是人眼观看到光源所发出的光的颜色。在照明应用方面，光源的色表可用色温或相关色温来表示。黑体是特殊形式的热辐射体，能把投射到它上面的辐射全部吸收。当被加热到高温便产生辐射，黑体辐射的光谱功率分布完全取决于被加热的温度。当黑体（能吸收全部光能的物体）被加热到某一温度，它所发出的光的颜色与标准光源所发出的光颜色相同时，这一温度就称为该光源的颜色温度，简称色温，单位：K。

“黑体”的温度越高，光谱中蓝色的成份则越多，而红色的成份则越少。

第三十二页，共42页。光源的色温及色表

色温色表800～900K红色2100～2900K红黄色3300K左右黄白色3500K白色5500K冷白色8000K浅蓝色第三十三页，共42页。光源的显色性原则上，人造光线应与自然光线相同，使人的肉眼能正确辨别事物的颜色，当然，这要根据照明的位置和目的而定。光源所发出的光照射到物体上，对物体颜色显示的真实程度，称为光源的显色性。在电气照明技术中，光源的显色性一般以显色指数Ra来表示显色性是指事物的真实颜色（其自身的色泽）与某一标准光源下所显示的颜色关系。Ra值的确定，是将DIN6169标准中定义的8种测试颜色在标准光源和被测试光源下做比较，色差越小则表明被测光源颜色的显色性越好。Ra值为100的光源表示，事物在其灯光下显示出来的颜色与在标准光源下一致。

第三十四页，共42页。人工标准光源的显色指数定为100

Ra=80～100显色性优良

Ra=50～79显色性一般

Ra<50显色性差

第三十五页，共42页。显色指数及性能参考第三十六页，共42页。眩光定义

由于视野中亮度分布或亮度范围的不适宜,或存在极端的亮度对比,以至引起人眼产生不舒适的感觉或降低观察细部或目标的能力，这种现象称为眩光分类

失能眩光不舒适眩光

眩光与视线角度的关系：第三十七页，共42页。视环境中的光污染正常情况下，人的眼睛由于瞳孔的调节作用，对一定范围内的光辐射都能适应。但光辐射增至一定量时将会对生活和生产环境以及人体健康产生不良影响，这称之为光污染。视环境中的光污染可分为三种：1室外环境污染，如建筑物外墙，典型的是玻璃幕墙；2室内视环境污染，如内装修、室内不良的光色环境等，较典型有歌舞厅等；3局部视环境污染，如书本纸张、以及电脑等第三十八页，共42页。光污染危害建筑和室内装修采用镜面,瓷砖和白粉墙日益增多，近距离读写,使用的书簿纸张越来越光滑，如果人长期在这种高反光条件下工作或生活，视网膜会受到不同程度的损害，视力急剧下降，白内障发病率高达45%。这种污染还使人头昏心烦，甚至发生失眠，食欲下降，情绪低落，身体乏力等类似的精神衰弱的症状。彩光污染危害更严重,歌舞厅中的黑色灯产生的紫外线，如果长期受其照射，会诱发流鼻血、脱牙、白内障，甚至导致白血病和其它癌变。彩色光源不仅对眼睛不利，而且干扰大脑中枢神经，人们会出现恶心、呕吐、失眠、注意力不集中等症状。第三十九页，共42页。如何预防光污染20世纪90年代初，美国科学家曾做过一个著名的色块刺激实验，发现不同颜色(光频率)对眼疲劳的影响有着明显的差异。针对这一原理，美国等一些国家和部分图书采用了黄底色纸张印刷，确实比白色要舒服一些。而在德国，室内装修墙壁粉刷时，人们已开始理性地适用一些浅色，主要是米黄、浅蓝等，来代替刺眼的白色。2000年初，英国艾塞克斯大学的薄膜覆盖法获得成功：采用一些特定颜色(频率)的薄膜覆盖在书本上，阅读时会使眼睛放松，不容易串行，还明显地提高阅读效率。第四十页，共42页。其次，建筑物装修要服从环境保护要求，尽量不用玻璃大理石、铝合金等材料，涂料也要选择反射系数低的。欧美一些国家早在20世纪80年代末，就开始限制在建筑物外部装修使用玻璃幕墙，不少发达国家或地区也明文限制使用釉面砖和马赛克装饰外墙。而在我国，许多城市仍将玻璃幕墙等作为一种时髦装饰大量使用，导致城市的光污染源大量增加。这是一个必须正视的问题。第四十一页，共42页。第三，室内装修要合理布置灯光。这不单指亮度、位置