建筑物理復(fù)習(xí)(建筑光)

1、第七章建筑光學(xué)基本知識(shí)1. 基本光度單位 光通量：光源在單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射出的以人眼感覺為基準(zhǔn)的能量。(7-1)(7-2)光通量G由下式計(jì)算：0 d式中，：光通量，單位為流明（Im）;d：e（ ）d'輻射通量的光譜分布（W;V（ ）光譜光視效率，可由圖7-4或附表1中的y（ ）查出。Km 最大光譜光視效能，在明視覺時(shí)為683 Im/W。計(jì)算時(shí)，光通量通常采用下式得到：式中，e波長為 九的輻射通量（單位：光瓦或流明（Im）1 光瓦=683 Im 發(fā)光強(qiáng)度：空間中的光的分布狀況，就是光通量的空間密度，常用符號(hào)I：.來表示。單位為坎德拉，符號(hào)為Cd。dA cos:立體角：d2r內(nèi)傳輸?shù)墓馔砍?/p>

2、該立體光源在給定方向上的發(fā)光強(qiáng)度是該光源在該方向的立體角元角之商，發(fā)光強(qiáng)度的符號(hào)為 I：.。點(diǎn)光源在某方向上的立體角元 d"內(nèi)發(fā)出的光通量為時(shí)，則該方向上的發(fā)光強(qiáng)度為：dIa dQ當(dāng)角二方向上的光通量：-J均勻分布在立體角I】內(nèi)時(shí)，則該方向的發(fā)光強(qiáng)度為：(7-4)I 照度：對(duì)于被照面而言，常用落在其單位面積上的光通量多少來衡量它被照射的程度,表面上一點(diǎn)照度是入射在包含該點(diǎn)面元上的光通量d"除以該面元面積dA之商，即:d>這就是照度。符號(hào)為E。它表示被照面上光通量的密度E 二 dA當(dāng)光通量門均勻分布在被照表面 A上時(shí)，則此被照面各點(diǎn)的照度均為(7-5 )(7-6 )E

3、A照度單位為勒克斯，符號(hào)為lx，等于1 lm的光通量均勻分布在 1m的被照面上。 發(fā)光強(qiáng)度和照度的關(guān)系：、A1 .點(diǎn)光源垂直入射 到被照表面。如左圖，根據(jù) E 、I和 2可得:AOrE = I'=1 .Ar2上式表明，某表面的照度 E與點(diǎn)光源在這方向的發(fā)光強(qiáng)度I 一成正比，與距光源的距離 r的平方成反比。此為計(jì)算點(diǎn)光源照度的基本公式，稱為距離平方反比定律。2 點(diǎn)光源入射角為i （光源射線與被照面法線所成角）。如右圖，根據(jù):.：=A2E2、A、= A2 cosi得：E2 二 E1 cosi即：E = 2 cosi（7-7 ）r它表示：表面法線與入射光線成i角處的照度，與它至點(diǎn)光源的距離平

4、方成反比，與光源在i方向的發(fā)光強(qiáng)度和入射角i的余弦成正比。N二打dQ發(fā)光強(qiáng)度照度光通量空間密度光通量被照面密度余弦宦it平方反比定律仆 dA cos irfQ =；dA勺(7-8 ) 亮度：發(fā)光體在視線方向上單位投影面積上的發(fā)光強(qiáng)度。 其符號(hào)為L,計(jì)算公式為：d2ddAcos :-式中，d2：由給定點(diǎn)處的束元 dA傳輸?shù)牟o定方向立體角元內(nèi)傳播的光通量;dA包含給定點(diǎn)處的射束截面積；j 射束截面法線與射束方向間的夾角。當(dāng)角方向上射束截面 A的發(fā)光強(qiáng)度I.均相等時(shí)，角:方向的亮度為:” AlJcosG平方米表面上，沿法線方向（=0 ° ）.-4“亮度的常用單位為坎德拉每平方米（cd

5、 / m），它等于1發(fā)出1坎德拉的發(fā)光強(qiáng)度。另一單位為熙提（ sb）, 1sd=10cd /2 照度和亮度的關(guān)系：如右圖，設(shè)A、為各方向亮度都相同的發(fā)光面 ，A?為被照面。在Ai上 取一微元面積dAi，由于其尺寸和它距離被照面間的距離 r相比很小，故 可視為點(diǎn)光源。微元發(fā)光面積dAi射向0點(diǎn)的發(fā)光強(qiáng)度為dl-.,則其在A2 上的0點(diǎn)形成的照度為：dE =°cosi（i）r對(duì)微元發(fā)光面積 dA1而言，根據(jù)亮度和光強(qiáng)的關(guān)系7-8式得：dl ： = L：.dA1COS>（2）由 1、2 式得：dE = L .dAos- cosi（3）rd A “ cos。又因?yàn)?七為微元面dA1對(duì)0

6、點(diǎn)所張開的立體角 d1，故有dE rLdcosir整個(gè)發(fā)光面在 0點(diǎn)形成的照度為：E = L_di】cosiQ因光源在各方向的亮度相同，則E =L-cosi（7-9）這就是立體角投影定律。它表示某一亮度為 L.的發(fā)光面在被照面上形成的照度值的大小，等于 這一發(fā)光面的亮度 L-與該發(fā)光面在被照射點(diǎn)上形成的立體角$ 的投影（“cosi ）的乘積。2. 材料的光學(xué)性質(zhì) 光的反射、吸收和透射 光的規(guī)則反射和透射 擴(kuò)散反射和透射漫射材料表面的亮度可有下列公式計(jì)算：2cd/m對(duì)于漫透射材料:2cd/m對(duì)于漫反射材料:漫射材料的最大發(fā)光強(qiáng)度在表面的法線方向，其他方向的發(fā)光強(qiáng)度和法線方向的值有如下關(guān)系:I j

7、 = I0 cosii為表面法線和某一方向間的夾角，這一關(guān)系式稱為“郎伯余弦定律”3. 可見度及其影響因素 可見度：就是人眼辨認(rèn)物體存在或形狀的難易程度，故以前又將其稱為視度室內(nèi)應(yīng)用時(shí)，以標(biāo)準(zhǔn)觀察條件下恰可感知的標(biāo)準(zhǔn)視標(biāo)的對(duì)比或大小定義。 室外應(yīng)用時(shí)，以人眼恰可看到標(biāo)準(zhǔn)目標(biāo)的距離定義，故常稱為能見度。 影響可見度的因素：亮度、大?。ㄎ锛南鄬?duì)尺寸）、亮度對(duì)比、識(shí)別時(shí)間和眩光等。4. 顏色 顏色形成光源色：由光源發(fā)出的色刺激。物體色：被感知為物體所具有的顏色。它是由光被物體反射或透射后形成的。 分類和屬性無彩色：在知覺意義上是指無色調(diào)的知覺色，由從白到黑一系列中性灰色組成。有彩色：在感知意義上是

8、指所感知的顏色具有色調(diào)，它由除無彩色以外的各種顏色組成。任何一種有彩色的表觀顏色，均可按照三種獨(dú)立的屬性分別加以描述：色調(diào)（色相）、明度、彩度。 色調(diào)：是各彩色彼此相互區(qū)分的視感覺特性。各種單色光在白色背景上呈現(xiàn)的顏色?？梢姽庾V不同波長的輻射，在視覺上表現(xiàn)為各種色調(diào)。 明度：是顏色相對(duì)明暗的視感覺特性。彩色光的亮度愈高，人眼愈感覺明亮，它的明度就愈高。 無彩色只有明度這一個(gè)顏色屬性的差別。 彩度：是彩色的純潔性?？梢姽庾V的各種單色光彩度最高。 顏色混合色度學(xué)中將 紅（700nm）、綠（546.1 nm）、藍(lán)（435.8nm）稱為加色法三原色。青色（減紅）、品紅色（減綠）、黃色（減藍(lán)）為減法三原

9、色。5. 顏色定量 CIE 1931標(biāo)準(zhǔn)色度系統(tǒng)這一系統(tǒng)的特點(diǎn)是用嚴(yán)格的數(shù)學(xué)方法來計(jì)算和規(guī)定顏色。使用這一系統(tǒng)，任何一種顏色都能用兩 個(gè)色坐標(biāo)在色度圖上表示出來。 孟塞爾表色系統(tǒng)孟塞爾（A- H - Mun sell ）創(chuàng)立的表色系統(tǒng)按顏色的三個(gè)基本屬性：色調(diào)（符號(hào) H）,明度（V）和彩度（ C） 對(duì)顏色進(jìn)行分類與標(biāo)定它是目前國際通用的物體色表色系統(tǒng)。 光源的顯色性定義：就是照明光源對(duì)物體色表 （色表與色刺激和材料質(zhì)地有關(guān)的顏色的主觀表現(xiàn)） 的影響（該影響 是由于觀察者有意識(shí)或無意識(shí)地將它與標(biāo)準(zhǔn)光源下的色表相比較而產(chǎn)生的），它表示與參考標(biāo)準(zhǔn)光源相比較時(shí)，光源顯現(xiàn)物體顏色的特性。光源色顯色性采用

10、顯色指數(shù)來度量。第八章天然采光1. 光氣候 光氣候：所謂光氣候就是太陽直射光、天空漫射光合地面反射光形成的天然光平均狀況。1. 太陽直射光：太陽光穿過大氣層時(shí)，一部分透過大氣層到達(dá)地面，稱為直接光。它形成的照度高， 并具有一定的方向，在物體背后出現(xiàn)明顯的陰影。2. 天空漫射光：太陽光中一部分碰到大氣層中的空氣分子、灰塵、水蒸氣等微粒，產(chǎn)生多次反射，形 成天空擴(kuò)散光。它使天空具有一定亮度，這部分光形成的照度較低，沒有一定方向，不能形成陰影。3. 地面反射光：太陽直射光合天空漫射光射到地球表面上后產(chǎn)生反射光。 分區(qū)：5餐愼iQnIVVa mO.Wl.noL 101.20室外云燃比輸悍cm6(X)0

11、154104000 采光系數(shù)概念：采光系數(shù) C，它是在全陰天空漫射光照射下，室內(nèi)給定平面上的某一點(diǎn)由天空漫射光所產(chǎn)生的照度（En ）與室內(nèi)某一點(diǎn)照度同一時(shí)間、同一地點(diǎn)，在室外無遮擋水平面上由天空漫射光所產(chǎn)生的照度（Ew ）的比值：EnC -（8-3）Ew2. 窗洞口（采光口） 側(cè)窗特點(diǎn)：采光量：窗口面積相等時(shí)，正方形窗口最高，豎長方形次之，橫長方形最少。 照度均勻性：豎長方形在房間進(jìn)深方向均勻性好，橫長方形在房間寬度方向較均勻（如右圖） 而方形窗居中。1 影響采光均勻性的因素：進(jìn)深方向主要是窗位置高低、橫向主要因素是窗間墻。2影響采光量的主要因素：側(cè)窗尺寸、位置 天窗矩形天窗：主要有縱向矩形天

12、窗、梯形天窗、橫向矩形天窗和井式天窗等。鋸齒形天窗：鋸齒形天窗屬單面頂部采光。 平天窗3. 采光設(shè)計(jì)4采光計(jì)算側(cè)窗采光計(jì)算圖例如下：計(jì)算點(diǎn)P的選?。?單側(cè)采光點(diǎn)應(yīng)選在離內(nèi)墻 1m處，下圖（a）; 多跨建筑的邊跨為側(cè)窗采光時(shí)，計(jì)算點(diǎn)應(yīng)定在邊跨與鄰近中間跨的交界處，如下圖（c）。 雙側(cè)采光。下圖（b）對(duì)稱雙側(cè)；下圖（c）不對(duì)稱雙側(cè)，含高側(cè)窗；下圖（d）不對(duì)稱雙側(cè)，且次窗窗下沿未與工作面處于同一水平面。B4A1(«)單棚翼光；(A)(r)非對(duì)稱垠劃皋光；I町1F時(shí)稱取聞華比頂部采光計(jì)算計(jì)算點(diǎn)P的選?。?對(duì)于多跨度連續(xù)矩形天窗，其天窗采光分區(qū)計(jì)算點(diǎn)可定在量跨交界的軸線上(見上圖a); 平天窗

13、采光分區(qū)計(jì)算點(diǎn)(見上圖b)。 多跨連續(xù)鋸齒形天窗，其采光的分區(qū)計(jì)算點(diǎn)可定在兩相鄰天窗的交界線上(見上圖c)。天窗if算圖例3丨萌*大角；(i)(r)憂撕彤扎窗第九章建筑照明1. 電光源 分類：熱輻射光源、氣體放電光源、固體發(fā)光光源。 發(fā)光機(jī)理用通電的方法加熱玻璃殼內(nèi)的燈絲，導(dǎo)致燈絲產(chǎn)生熱輻射而發(fā)光的光源。氣體放電燈沒有燈絲，它是借助兩極之間氣體激發(fā)而發(fā)光，稱為冷光源。 實(shí)際是一個(gè)PN結(jié)，基本工作原理是一個(gè)電光轉(zhuǎn)換過程。2. 燈具 配光曲線：光強(qiáng)體被通過對(duì)稱軸的垂直平面所截出的曲線稱為配光曲線。配光曲線上的每一點(diǎn)表示燈具在該方向上的發(fā)光強(qiáng)度。知道燈具對(duì)計(jì)算點(diǎn)的投光角 a，就可查到相應(yīng)的發(fā)光強(qiáng)度I

14、 .，利用公式(7-7 )可求出點(diǎn)光源在計(jì)算點(diǎn)上形成的照度。注意：通常以光源的光通量為 10001m為基準(zhǔn)繪制配光曲線，對(duì)光通量不是10001m的光源，需要加以修正。對(duì)于非對(duì)稱配光的燈具，需要一組配光曲線來表示不同剖面的配光情況。 遮光角定義：燈罩邊緣到發(fā)光體邊沿的連線與水平線的夾角就是遮光角Y (如圖)，可表示燈罩遮光的程度。例：圖a中的遮光角可表示為：tan2h圖9-14 燈具的遮比角(a)曾通燈泡；乳白燈ifi; (e)片遮光角越大，眩光程度大大衰減。然而，但對(duì)透明燈罩而言，由于本身具有一定亮度仍可形成眩光，這時(shí)則應(yīng)該限制其表面亮度值。燈具效率定義：在規(guī)定條件下， 燈具發(fā)出的總光通量 與

15、燈具內(nèi)所有光源在燈具外按照規(guī)定條件發(fā)出的全 部光通量叮工之比稱為燈具效率，也稱為燈具光輸出比，即：n =_Q 光源裝入燈具后，它的光通量輸出將受到限制，燈具本身也將吸收部分光能，所以：:1。 燈具效率與 燈具的形狀、所用的材料 和光源在燈具內(nèi)位置 有較大關(guān)系。 分類一般可以分為直接、半直接、均勻漫射、半間接、間接 等五種類型。3. 室內(nèi)工作照明以滿足視覺工作為主的室內(nèi)照明稱為室內(nèi)工作照明為突出藝術(shù)效果的照明稱為室內(nèi)外環(huán)境照明。工作照明設(shè)計(jì)的步驟有：1.選擇照明方式；2照明標(biāo)準(zhǔn)；3. 選擇合適的光源和燈具4. 燈具布置.照明方式局部照明、混合照明。圖為不同照明方式的照度分布。照明方式一般分為：一

16、般照明、分區(qū)一般照明、圖9-22不同照明方式及牡度分布股熾“）分區(qū)一雜朋期：（c）岫澤體明；（旳混合照朗照明標(biāo)準(zhǔn)照明數(shù)量：建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。眩光、光源顏色、照明均勻度、反射比。照明質(zhì)量：影響照明質(zhì)量的主要因素:4. 照明計(jì)算利用系數(shù)法：這種方法是從平均照度的概念出發(fā)，利用系數(shù)Cu就等于光源實(shí)際投射到工作面上的有效光通量（u）和全部燈的額定光通量（）之比，這里 N為燈的個(gè)數(shù)。利用系數(shù)法的基本原理圖如下。圖9-鋁宅內(nèi)光通駅分佈從某個(gè)光源發(fā)出的光通量中， 在燈罩內(nèi)損失了一部分。 當(dāng)射入室內(nèi)空間時(shí)，一部分直達(dá)工作面（門d）， 形成直射光照度；另一部分射到室內(nèi)其他表面上，經(jīng)過一次或多次反射才射到工作面上

17、（ P）,形 成反射光照度。光源實(shí)際投射到工作面上的有效光通量 為：嘰八d強(qiáng)”越大，表示光源發(fā)出的光通量被利用的越多，利用系數(shù)Cu值越大，即:CuNG(9-4)Cu值的大小與下列因素有關(guān)： 燈具類型和照明方式。 燈具效率 。 房間尺寸。（如圖：同一燈具，放在不同尺度房間內(nèi):>d就不同，寬而矮的房間內(nèi)， d就大）。用室空間比（RCR來表征這一特 性：RCR5hrc(lb)lb(9-5)其中hrc燈具至工作面高度，m;圖9 -35府間尺嚏號(hào) 楓的關(guān)系l， b 房間的長和寬。 室內(nèi)頂棚、墻、地板、設(shè)備的光反射比。光反射比越高，反射光照度增加得越多。只要知道燈具的利用系數(shù)和光源發(fā)出的光通量，就可以按照下式算出房間內(nèi)工作面上的平均照度：uNCu>E =Alb A如需要知道達(dá)到某一照度要求安裝多大功率的燈泡（即發(fā)出的光通量