建筑光學第一章 建筑光學的基本知識課件

第二篇、建筑光學本篇的重點為：

與建筑有關的光學基本知識；各種采光窗的采光特性、采光設計及計算方法；人工光源和燈具的光學特性；基本的照明設計和計算方法。第二篇、建筑光學本篇的重點為：1第一章

建筑光學的基本知識第一章

建筑光學的基本知識2第一節(jié)、眼睛與視覺一、眼睛的構(gòu)造瞳孔——虹膜中央的圓形孔，它可根據(jù)環(huán)境的明暗程度，自動調(diào)節(jié)其孔徑，以控制進入眼球的光能數(shù)量?！障鄼C中光圈。水晶體——相當于相機上的透鏡，能夠自動聚焦。視網(wǎng)膜——膠卷，其上布滿感光細胞（錐狀、桿狀細胞）第一節(jié)、眼睛與視覺一、眼睛的構(gòu)造3第一節(jié)、眼睛與視覺一、眼睛的構(gòu)造感光細胞

錐狀細胞——只在明亮環(huán)境下起作用，能區(qū)分物體細部及顏色；桿狀細胞——只在黑暗環(huán)境下起作用，不能區(qū)分物體細部及顏色。第一節(jié)、眼睛與視覺一、眼睛的構(gòu)造4第一節(jié)、眼睛與視覺視野范圍（視場）

雙眼不動時：水平面180度；垂直面130度。（向上60度，向下70度）二、人眼的視覺活動特點

第一節(jié)、眼睛與視覺視野范圍（視場）二、人眼的視覺活動特點5第一節(jié)、眼睛與視覺明、暗視覺

明視覺——在明亮環(huán)境中（通常指環(huán)境亮度大于幾個以上的亮度水平）主要由視網(wǎng)膜的錐狀細胞起作用的視覺。此時人對外界亮度變化的適應能力較強。暗視覺——在黑暗環(huán)境中（通常指環(huán)境亮度低于百分之幾個以下的亮度水平）主要由視網(wǎng)膜的桿狀細胞起作用的視覺。它只有明暗感覺，沒有顏色感覺。顏色感覺——明視覺下

可見光波長范圍：380~780nm，顏色依次為：紫、藍、青、綠、黃、橙、紅二、人眼的視覺活動特點第一節(jié)、眼睛與視覺明、暗視覺二、人眼的視覺活動特點6第一節(jié)、眼睛與視覺光譜光效率（光見度函數(shù)）——相對光譜光效率曲線

不同波長的光的明亮程度不同。國際照明委員會(CommissionInternationaleDeL’E’clairage)簡寫為CIE光譜光效率（光見度函數(shù)）的定義：波長和波長的單色輻射，在特定光度條件下，獲得相同視覺感覺時，該兩個單色輻射通量之比。CIE光譜光視效率曲線的分析。二、人眼的視覺活動特點第一節(jié)、眼睛與視覺光譜光效率（光見度函數(shù)）——相對光譜光效率7第二節(jié)、基本光度單位及應用一、光通量定義：

光源在單位時間內(nèi)發(fā)射出的以人眼感覺為基準的能量。計算公式：

——輻射通量與光見度函數(shù)的乘積

單位：光瓦、流明。1光瓦=683流明其中各項的物理意義：

１）光通量

２）波長為的單色輻射通量

３）CIE光譜光視效率

４）最大光譜光視效能，在明視覺的時候，該值為683lm/wllllldVKem)(0,ò=μ=F=F第二節(jié)、基本光度單位及應用一、光通量llllldVKem)(8第二節(jié)、基本光度單位及應用二、發(fā)光強度定義：表征光在空間中的分布狀況的物理量。又稱為光通量的空間密度。計算公式：單位：坎德拉簡稱“坎”cd1cd=1lm/1sr三、照度定義：被照面單位面積被照射的程度計算公式：

單位：勒克斯簡稱“勒”lx1lx=1lm/1m2第二節(jié)、基本光度單位及應用二、發(fā)光強度9第二節(jié)、基本光度單位及應用四、發(fā)光強度與照度的關系距離平方反比定律——光線垂直于入射面（適用于點光源）距離平方反比定律——光線傾斜于入射面（照度普遍公式）第二節(jié)、基本光度單位及應用四、發(fā)光強度與照度的關系10第二節(jié)、基本光度單位及應用四、發(fā)光強度與照度的關系例７－３，pg134第二節(jié)、基本光度單位及應用四、發(fā)光強度與照度的關系11第二節(jié)、基本光度單位及應用五、亮度定義：

發(fā)光體在視線方向上單位投影面積發(fā)出的發(fā)光強度。計算公式：單位：熙提sb1sb=10000cd/1m2朗伯fl1fl=10.76cd/1m2尼脫nt1nt=1cd/1m2常見物體的亮度值如下：白熾燈燈絲300~500sb熒光燈管表面0.8~0.9sb太陽20萬sb無云藍天0.2~2.0sb物理亮度與表觀亮度第二節(jié)、基本光度單位及應用五、亮度12第二節(jié)、基本光度單位及應用六、照度與亮度的關系由發(fā)光強度與照度的關系，可推導出立體角投影定律（適用于光源尺寸相對于它與被照點距離較大時）第二節(jié)、基本光度單位及應用六、照度與亮度的關系13第二節(jié)、基本光度單位及應用舉例：Pg137，例7-4在側(cè)墻和屋頂上各有一個1m2的窗洞，它們與室內(nèi)桌子的相對位置見右圖。設通過窗洞看見的天空亮度為1sb，試分別求出各個窗洞在桌面上形成的照度。第二節(jié)、基本光度單位及應用14第三節(jié)、材料的光學性質(zhì)一、能量守恒定律及有關物理量光反射比（反光系數(shù)）、光吸收比（吸收系數(shù)）和光透射比（透光系數(shù)）常見飾面材料的的光反射比和光透射比的值見Pg139之表7-2和表7-3二、定向反射和透射定向反射的定義：光線射到表面很光滑的不透明材料上，就出現(xiàn)定向反射現(xiàn)象。定向反射的特點：入射角等于反射角；入射光線、反射光線和反射表面的法線共面。aaa第三節(jié)、材料的光學性質(zhì)一、能量守恒定律及有關物理量aaa15第三節(jié)、材料的光學性質(zhì)利用定向反射原理，合理設置照明燈的位置，可避免受定向反射影響。定向透射的定義：光線射到透明材料上則產(chǎn)生定向透射現(xiàn)象。利用定向透射原理，將玻璃的一面作上各種花紋，使玻璃二側(cè)表面互不平行，因而光線折射不同，達到模糊不清的程度。這樣做，既看不清另一側(cè)的景物，又不致分散人們的注意力。第三節(jié)、材料的光學性質(zhì)利用定向反射原理，合理設置照明燈的位置16第三節(jié)、材料的光學性質(zhì)三、擴散反射和透射均勻擴散材料：——將入射光線均勻地向四面八方反射或透射，從各個角度看，其亮度完全相同，看不見光源形象。均勻擴散反射（漫反射）材料有：

氧化鎂、石膏等。大部分建筑材料，如粉刷、磚墻等也可近似看成漫反射材料。均勻擴散透射（漫透射）材料有：

乳白玻璃、半透明塑料等定向擴散材料：第三節(jié)、材料的光學性質(zhì)三、擴散反射和透射17第四節(jié)、視度及其影響因素一、視度看物體的清楚程度稱為視度。二、影響因素適度的亮度

最低亮度，又稱最低亮度閾，值為10-5asb亮度增加，視度增加；亮度再增加，視度反而降低。滿意的照度范圍：第四節(jié)、視度及其影響因素一、視度18第四節(jié)、視度及其影響因素物體尺寸對比——對比即觀看對象和其背景之間的亮度差異。差別越大，視度越高。第四節(jié)、視度及其影響因素物體尺寸19第四節(jié)、視度及其影響因素視功能曲線可以看出：

當觀看對象在眼睛處形成的視角不變時，如對比下降，則必須增加照度，才能保持相同視度。即可用增加對比來補償照度的不足。

目標越?。ㄒ暯窃叫。?，需要的照度越高。

天然光（實線）比人工光（虛線）更有利于視度的提高。第四節(jié)、視度及其影響因素視功能曲線可以看出：20第四節(jié)、視度及其影響因素識別時間邦森—羅斯科定律：在一定條件下，

亮度×時間=常數(shù)即：呈現(xiàn)時間越短，越需要有更高的亮度才能引起視感覺。避免眩光第四節(jié)、視度及其影響因素識別時間21第四節(jié)、視度及其影響因素第四節(jié)、視度及其影響因素22第五節(jié)、顏色顏色波長nm紅640~750橙600~640黃550~600藍480~550綠450~480紫400~450第五節(jié)、顏色顏色波長nm紅640~750橙600~640黃523第五節(jié)、顏色第五節(jié)、顏色24第五節(jié)、顏色第五節(jié)、顏色25第五節(jié)、顏色第五節(jié)、顏色26第五節(jié)、顏色第五節(jié)、顏色27第五節(jié)、顏色第五節(jié)、顏色28第二篇、建筑光學本篇的重點為：

與建筑有關的光學基本知識；各種采光窗的采光特性、采光設計及計算方法；人工光源和燈具的光學特性；基本的照明設計和計算方法。第二篇、建筑光學本篇的重點為：29第一章

建筑光學的基本知識第一章

建筑光學的基本知識30第一節(jié)、眼睛與視覺一、眼睛的構(gòu)造瞳孔——虹膜中央的圓形孔，它可根據(jù)環(huán)境的明暗程度，自動調(diào)節(jié)其孔徑，以控制進入眼球的光能數(shù)量?！障鄼C中光圈。水晶體——相當于相機上的透鏡，能夠自動聚焦。視網(wǎng)膜——膠卷，其上布滿感光細胞（錐狀、桿狀細胞）第一節(jié)、眼睛與視覺一、眼睛的構(gòu)造31第一節(jié)、眼睛與視覺一、眼睛的構(gòu)造感光細胞

錐狀細胞——只在明亮環(huán)境下起作用，能區(qū)分物體細部及顏色；桿狀細胞——只在黑暗環(huán)境下起作用，不能區(qū)分物體細部及顏色。第一節(jié)、眼睛與視覺一、眼睛的構(gòu)造32第一節(jié)、眼睛與視覺視野范圍（視場）

雙眼不動時：水平面180度；垂直面130度。（向上60度，向下70度）二、人眼的視覺活動特點

第一節(jié)、眼睛與視覺視野范圍（視場）二、人眼的視覺活動特點33第一節(jié)、眼睛與視覺明、暗視覺

明視覺——在明亮環(huán)境中（通常指環(huán)境亮度大于幾個以上的亮度水平）主要由視網(wǎng)膜的錐狀細胞起作用的視覺。此時人對外界亮度變化的適應能力較強。暗視覺——在黑暗環(huán)境中（通常指環(huán)境亮度低于百分之幾個以下的亮度水平）主要由視網(wǎng)膜的桿狀細胞起作用的視覺。它只有明暗感覺，沒有顏色感覺。顏色感覺——明視覺下

可見光波長范圍：380~780nm，顏色依次為：紫、藍、青、綠、黃、橙、紅二、人眼的視覺活動特點第一節(jié)、眼睛與視覺明、暗視覺二、人眼的視覺活動特點34第一節(jié)、眼睛與視覺光譜光效率（光見度函數(shù)）——相對光譜光效率曲線

不同波長的光的明亮程度不同。國際照明委員會(CommissionInternationaleDeL’E’clairage)簡寫為CIE光譜光效率（光見度函數(shù)）的定義：波長和波長的單色輻射，在特定光度條件下，獲得相同視覺感覺時，該兩個單色輻射通量之比。CIE光譜光視效率曲線的分析。二、人眼的視覺活動特點第一節(jié)、眼睛與視覺光譜光效率（光見度函數(shù)）——相對光譜光效率35第二節(jié)、基本光度單位及應用一、光通量定義：

光源在單位時間內(nèi)發(fā)射出的以人眼感覺為基準的能量。計算公式：

——輻射通量與光見度函數(shù)的乘積

單位：光瓦、流明。1光瓦=683流明其中各項的物理意義：

１）光通量

２）波長為的單色輻射通量

３）CIE光譜光視效率

４）最大光譜光視效能，在明視覺的時候，該值為683lm/wllllldVKem)(0,ò=μ=F=F第二節(jié)、基本光度單位及應用一、光通量llllldVKem)(36第二節(jié)、基本光度單位及應用二、發(fā)光強度定義：表征光在空間中的分布狀況的物理量。又稱為光通量的空間密度。計算公式：單位：坎德拉簡稱“坎”cd1cd=1lm/1sr三、照度定義：被照面單位面積被照射的程度計算公式：

單位：勒克斯簡稱“勒”lx1lx=1lm/1m2第二節(jié)、基本光度單位及應用二、發(fā)光強度37第二節(jié)、基本光度單位及應用四、發(fā)光強度與照度的關系距離平方反比定律——光線垂直于入射面（適用于點光源）距離平方反比定律——光線傾斜于入射面（照度普遍公式）第二節(jié)、基本光度單位及應用四、發(fā)光強度與照度的關系38第二節(jié)、基本光度單位及應用四、發(fā)光強度與照度的關系例７－３，pg134第二節(jié)、基本光度單位及應用四、發(fā)光強度與照度的關系39第二節(jié)、基本光度單位及應用五、亮度定義：

發(fā)光體在視線方向上單位投影面積發(fā)出的發(fā)光強度。計算公式：單位：熙提sb1sb=10000cd/1m2朗伯fl1fl=10.76cd/1m2尼脫nt1nt=1cd/1m2常見物體的亮度值如下：白熾燈燈絲300~500sb熒光燈管表面0.8~0.9sb太陽20萬sb無云藍天0.2~2.0sb物理亮度與表觀亮度第二節(jié)、基本光度單位及應用五、亮度40第二節(jié)、基本光度單位及應用六、照度與亮度的關系由發(fā)光強度與照度的關系，可推導出立體角投影定律（適用于光源尺寸相對于它與被照點距離較大時）第二節(jié)、基本光度單位及應用六、照度與亮度的關系41第二節(jié)、基本光度單位及應用舉例：Pg137，例7-4在側(cè)墻和屋頂上各有一個1m2的窗洞，它們與室內(nèi)桌子的相對位置見右圖。設通過窗洞看見的天空亮度為1sb，試分別求出各個窗洞在桌面上形成的照度。第二節(jié)、基本光度單位及應用42第三節(jié)、材料的光學性質(zhì)一、能量守恒定律及有關物理量光反射比（反光系數(shù)）、光吸收比（吸收系數(shù)）和光透射比（透光系數(shù)）常見飾面材料的的光反射比和光透射比的值見Pg139之表7-2和表7-3二、定向反射和透射定向反射的定義：光線射到表面很光滑的不透明材料上，就出現(xiàn)定向反射現(xiàn)象。定向反射的特點：入射角等于反射角；入射光線、反射光線和反射表面的法線共面。aaa第三節(jié)、材料的光學性質(zhì)一、能量守恒定律及有關物理量aaa43第三節(jié)、材料的光學性質(zhì)利用定向反射原理，合理設置照明燈的位置，可避免受定向反射影響。定向透射的定義：光線射到透明材料上則產(chǎn)生定向透射現(xiàn)象。利用定向透射原理，將玻璃的一面作上各種花紋，使玻璃二側(cè)表面互不平行，因而光線折射不同，達到模糊不清的程度。這樣做，既看不清另一側(cè)的景物，又不致分散人們的注意力。第三節(jié)、材料的光學性質(zhì)利用定向反射原理，合理設置照明燈的位置44第三節(jié)、材料的光學性質(zhì)三、擴散反射和透射均勻擴散材料：——將入射光線均勻地向四面八方反射或透射，從各個角度看，其亮度完全相同，看不見光源形象。均勻擴散反射（漫反射）材料有：

氧化鎂、石膏等。大部分建筑材料，如粉刷、磚墻等也可近似看成漫反射材料。均勻擴散透射（漫透射）材料有：

乳白玻璃、半透明塑料等定向擴散材料：第三節(jié)、材料