建筑光学基本知识讲稿

13-1基本光度单位及应用13-2人眼的视觉特性13-3材料的光学性质第十三章建筑光学基本知识光的性质：可见光：波长在380~760nm之间的电磁波辐射。不同波长的光在视觉上形成不同的颜色。多色光：一般光源发出的光往往是由不同波长的电磁波组成，这样的光，称为多色光。单色光：波长单一的光，称为单色光。13-1基本光度单位及应用一、光通量二、发光强度三、照度四、亮度一、光通量：光通量：是按照国际约定的人眼视觉特性评价的辐射能通量（辐射功率）。用表示，单位：光瓦，流明（）。光谱光效应函数V

：描述人眼对不同波长单色光的视亮度感受性的差异。如图13-1。明视觉光谱光效应函数：将黄绿光=555nm的感觉量定为1，其余波长光的感觉量都小于1，如图中的实线；暗视觉光谱光效应函数：以的蓝绿光=510nm的感觉量定为1，如图中虚线。光通量的计算公式：若为多色光，则光通量为各单色光的总和。即：波长为的辐射通量单位换算：1光瓦等于辐射通量为1W，波长的黄绿光所产生的光感觉量。光瓦单位太大，常用另一较小单位流明（）。1光瓦二、发光强度：发光强度：指光源所发出的光通量在空间的分布密度。不同光源发出的光通量在空间的分布往往不同。公式计算：当点光源在某一方向上的无限小立体角内发出的光通量为时，则该方向上的发光强度为发光强度的单位：坎德拉（Candela），符号。立体角的单位：球面度，符号。如图13-2，在一半径为的球心

O处放一光源，它向球表面ABCD所包围面积S上发出F的光通量。面积S在球心形成的立体角为：则这一方向的发光强度为：三、照度：照度：表示被照面上的光通量密度。计算公式：设被照面无限小面积上所接受的光通量为，则该点处的照度为：当光通量

均匀分布在被照面上时，则此时被照面的照度为：单位：勒克斯四、亮度：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，即亮度越大。亮度单位：熙提sb，太阳亮度20万sb，蓝天0.2~2.0sb，白炽灯灯丝亮度300~500sb。13-2人眼的视视觉特性性一、视觉觉二、亮度度阈三、视野野四、视力力五、眩光光一、视觉觉视觉：指人眼眼通过对对光的感感受由大大脑中产产生的感感觉。视觉的形形成过程程：光源源（太阳阳或灯））发出光光辐射；；外界界景物在在光照射射下产生生颜色、、明暗和和形体的的差异，，相当于于形成二二次光源源；二次次光源发发出不同同强度、、颜色的的信号进进入人眼眼瞳孔，，借助眼眼球调节节，在视视网膜上上成像；；视网网膜上接接受的光光刺激（（即物象象）变为为脉冲信信号，经经视神经经传给大大脑，通通过大脑脑的解释释、分析析、判断断而产生生视觉。。二、亮度度阈亮度阈：指能够够引起视视觉感觉觉的亮度度范围的的上、下下限值。。物物体体具有一一定亮度度是在视视网膜上上成像以以引起视视觉感觉觉的基本本条件。。实验表明明人眼能能感觉到到物体存存在一个个最低亮亮度阈；；视觉觉可以忍忍受的亮亮度上限限约为，，超过过这一数数值，视视网膜就就会因辐辐射过强强而受到到损伤。。三、视野野视野：指当头和眼眼睛不动时人人眼能能察觉到的空空间范围。视野范围：单单眼视视野在垂直方方向的角度约约，，水平方方向约；；双双眼视野野较小一些，，约占总视野野中的范范围。。视视线周围内内物体能能在视网膜中中心成像，清清晰度最高，，这部分叫““中心视野””；目目标偏偏离中心视野野以外观看时时，叫“周围围视野”；视视线周围视视觉环境的的清晰度也较较好。四、视力视力：指任凭借视视觉器官辨辨认目目标或或细节的敏锐锐程度。在在数量上上，视觉敏锐锐度等于刚能能分辨的视角角的倒数，即即视角：物体大小（（或其中某细细节的大小））对眼睛形成成的张角。如如图13-9。视角计算式较较小时的近似似式通常用“分””表示视角大大小：眼分辨细节的的能力主要是是中心视视野野的功能。医医学上常用兰兰道尔尔环或““E”型视标检验人人的视视力力。如图13-10。视觉敏锐度随背景景亮度、亮度对比比、细节呈现时间间、眼睛的适应状状况等因素而变化化。五、眩光眩光：指亮度过高或亮亮度对比过大的的刺眼光源。不同位置的眩光对对视力影响程度度不同。如图13-11。眩光源的尺寸也影影响刺激量的大小小，尺寸大的就刺刺眼一些。直射眩光：直接被眼看到到，引起视觉功功能损失的眩光光；反射眩光：在一些光滑表表面上，也可能能看到眩光源的的反射形象，同同样能引起视觉觉功能的损失，，称反射眩光。。13-3材料的光学性质质一、定向反射和和透射二、扩散反射和和透射（一）均匀扩散散材料（二）定定向扩散散材料光的反射射、吸收收和透射射。如图图13-13。。据能量量守恒，，有反反射射、吸收收和透射射光通量量与入射射光通量量之比，，分别称称为反光光系数、、吸收收系数和和透光光系数，，即即表13-1，，13-2列列出了常用建建筑材料的反反光系数和透透射系数，供供采光设计时时参考使用。。为作好采光和和照明设计，，还需了解光光通量经介质质反射和透射射后分布上的的变化。根据光通量分分布变化的角角度不同，反反光和透光材材料均可分为为两类：一类类是定向的；；一类是扩散散的。光光线线经定向类材材料的反射和和透射后，光光分布的立体体角没有变；；而光线经扩扩散类材料的的反射和透射射后，入射光光通量程度不不同的分散在在更大立体角角范围。一、定向反射射和透射定向反射：光照射到表表面很光滑的的不透明明材料上，出出现定向反射射。人眼通过过对光光的感受由大大脑中产生的的感觉。特特点点：（如图））入射角等于于反射角；入射光线线，反反射光光线以及反射射表面的法线线处于同同一平面。。利利用这种特特点将光滑表表面放在合适适位位置，可将将光线反射到到所需位置，，或或避免光源源在视线中出出现。aaa定向透射：光照射到透透明材料上，，出现定向透透射。若若透明材料料两表面彼此此平行，则透透过光线的方方向和入射方方向保持不变变，只在材料料内产生微小小的折射；若若两两表面不平性性，各处厚薄薄不均，因折折射角不同透透过的光线就就不平行。二、扩散反射射和透射半透明材料使使入射光线发发生扩散透射射；表面粗糙的不不透明材料使使入射光线发发生扩散反射射。据对光的扩散散状况，可将将材料分为均均匀扩散和定定向扩散两类类。（一）均匀扩扩散材料：均匀扩散材料料将入射光线线均匀地向向四面八方反反射或透射，，从各角度看看，其亮度完完全相同，看看不见光源源形象。这类类材料的亮度度和发光强度度分布如图13-15。。（二）定向扩扩散材料：某些材料同时时具有定向和和扩散两种性性质。在其定定向反射（透透射）方向上上具有最大的的亮度，而在在其它方向也也有一定亮度度，如图亮度度和发光强度度分布。这时在反射方方向可看到光光源的大致形形象，但轮廓廓不似定向反反射那样清晰晰，而在其它它方向又类似似扩散材料具具有一定亮度度，不象定向向反射材料那那样没有亮度度。颜色颜色波长nm红640~750橙600~640黄550~600蓝480~550绿450~480紫400~450颜色分类色调（色相））：单色光在白色色背景上呈现现的颜色明度：颜色相对明暗暗的特性。亮亮度、反射比比彩度（饱和度度）：颜色的纯洁性性。白色颜色混合三原色：红（（700nm）、绿（546.1nm）、蓝（435.8nm