建筑物理-光學篇

建筑(jiànzhù)物理（2-2）光學篇主講人:王凌旭班級:建筑學11-1、2時間：2013年9月

1精品資料基本(jīběn)情況三周(sānzhōu)，12學時，建筑實驗課一次；2精品資料為啥學？

1.建筑設計息息相關(xīxīxiāngguān)。2.建筑技術的一部分，屬于學科交叉的部分，大片未知領域，值得深入研究。3.注冊考試的必考內(nèi)容。3精品資料里伯斯金猶太人博物館4精品資料5精品資料6精品資料7精品資料8精品資料巴拉干熱情(rèqíng)的色彩美化的墨西哥9精品資料水立方科技與建筑的結(jié)合人工(réngōng)光線的應用10精品資料北京奧運會柔道(róudào)館光的可持續(xù)利用理念11精品資料12精品資料怎么(zěnme)學？

興趣(xìngqù)

觀察

應用13精品資料課程(kèchéng)考核考試成績平時成績

14精品資料321主要(zhǔyào)內(nèi)容建筑光學基本知識

天然(tiānrán)采光建筑照明

4建筑光學小專題5光學實驗15精品資料1.1光的本質(zhì)1.2人的眼睛與視覺1.3光的度量單位和應用1.4材料(cáiliào)的光學性質(zhì)第一(dìyī)部分建筑光學基礎知識16精品資料第一部分(bùfen)光學基礎知識光的本質(zhì)是一種電磁波。波長在380nm-780nm之間的電磁波能夠引起人們的視覺，所以(suǒyǐ)我們稱這個范圍之內(nèi)的電磁波叫光。1.1光的基本知識17精品資料第一(dìyī)部分光學基礎知識人類90%以上的外界信息是由眼睛通過接收(jiēshōu)外界光線獲得的。1.2人的眼睛與視覺18精品資料第一部分(bùfen)光學基礎知識1.2.1人眼的基本構造瞳孔(tóngkǒng)水晶體視網(wǎng)膜感光細胞1.2人的眼睛與視覺19精品資料第一部分(bùfen)光學基礎知識1.2.1人眼的基本構造(gòuzào)瞳孔：根據(jù)環(huán)境明暗程度，自動調(diào)節(jié)孔徑。水晶體：具有自動聚焦功能，使外界景物都能在視網(wǎng)膜上成像。視網(wǎng)膜：視覺感受部分，布滿感光細胞，影像在此形成。感光細胞：接收光刺激，轉(zhuǎn)換為神經(jīng)沖動，分為錐狀細胞、桿狀細胞。1.2人的眼睛與視覺光圈透鏡膠片20精品資料第一(dìyī)部分光學基礎知識1.2.1人眼的基本構造錐狀細胞☆：分布在視網(wǎng)膜中央部位，稱黃斑區(qū)域；中央窩錐狀細胞的密度最大；在明環(huán)境(huánjìng)中起作用-色覺、敏銳度；對環(huán)境(huánjìng)的明暗變化反映迅速，暗環(huán)境(huánjìng)不起作用。桿狀細胞☆：分布在中央以外的區(qū)域；在暗環(huán)境(huánjìng)中起決定作用；只有明暗感覺，沒有色感覺和細部感覺；對環(huán)境(huánjìng)的明暗感覺變化，反映緩慢。1.2人的眼睛與視覺21精品資料22精品資料第一部分(bùfen)光學基礎知識1.2.1人眼的基本構造1.2.2人眼的視覺特點顏色(yánsè)感覺光譜光視效率☆視野范圍明暗視覺1.2人的眼睛與視覺

人眼在光看同樣功率的可見輻射時，對于不同的波長感覺到的明亮程度不同。光譜光視效率，就是用來表示人眼睛對可見光的明亮程度的一組數(shù)值。23精品資料555nmV(λ)=φm/φ光譜光視效率表示在特定的光度條件下，獲得相同視覺(shìjué)感覺時，兩個單色輻射通量之比。Φm，表示視感覺(gǎnjué)最大的單色光的輻射通量。24精品資料第一部分(bùfen)光學基礎知識1.1.1光的范圍1.1.2人眼的基本構造1.1.3人眼的視覺特點顏色感覺(gǎnjué)光譜光視效率☆視野范圍明暗視覺1.1人的眼睛與視覺受到眼睛結(jié)構以及在面部位置的影響，眼睛的視看范圍是有局限的。25精品資料第一部分(bùfen)光學基礎知識1.1.1光的范圍1.1.2人眼(rényǎn)的基本構造1.1.3人眼(rényǎn)的視覺特點顏色感覺光譜光視效率☆視野范圍明暗視覺1.1人的眼睛與視覺人雙眼不動的視覺范圍：水平180°，垂直130°，上方60°，下方70°。遮擋區(qū)域單眼視看最大范圍雙眼共同視看范圍視覺清楚區(qū)域中心視場，黃斑對應區(qū)域，幾乎沒有桿狀細胞26精品資料第一(dìyī)部分光學基礎知識1.1.1光的范圍1.1.2人眼的基本構造1.1.3人眼的視覺特點顏色感覺(gǎnjué)光譜光視效率☆視野范圍明暗視覺1.1人的眼睛與視覺視野范圍在建筑設計中的應用電影院觀影廳設計27精品資料第一(dìyī)部分光學基礎知識1.1.1光的范圍1.1.2人眼的基本構造1.1.3人眼的視覺特點顏色感覺光譜(guāngpǔ)光視效率☆視野范圍明暗視覺1.1人的眼睛與視覺在明環(huán)境中形成的視覺感覺，形成明視覺；在暗環(huán)境中形成的視覺感覺，形成暗視覺；明視覺暗視覺只有明暗感覺無顏色感覺，無法辨認物體細節(jié)；辨認物體細節(jié)，具有顏色感覺，對外界變化的適應能力強；錐狀細胞桿狀細胞28精品資料課堂視覺實驗(shíyàn)：

盯住中心的黑點不動，注意兩側(cè)顏色的變化的情況，并解釋原因。29精品資料課下思考：解釋如下光學視覺(shìjué)現(xiàn)象。30精品資料1.1人的眼睛與視覺(shìjué)1.2光的度量單位以及相互關系1.3材料的光學性質(zhì)1.4視度及其影響因素第一(dìyī)部分建筑光學基礎知識31精品資料第一部分(bùfen)光學基礎知識1.2光的度量單位以及相互(xiānghù)關系1.2.1基本光度單位光通量Φ發(fā)光強度Ι照度Ε亮度L☆☆☆☆32精品資料第一(dìyī)部分光學基礎知識1.2光的度量單位以及(yǐjí)相互關系1.2.1基本光度單位光通量：表示光源發(fā)出光能的多少，是光源的一個基本參數(shù)。它的前提是人眼對光的感覺量為基準。用符號φ表示，單位：流明（lm）單色光

Φ=Km*

Φe,λ*

Vλ

Φe，λ

波長為λ的單色輻射光通量，W；

Vλ

可見光光譜光視效率,描述人眼對不同波長單色光的視亮度感受性的差異

；

Km

最大光譜光視效能,在明視覺時，Km為683lm/w。例題：已知低壓鈉燈發(fā)出波長為589nm的單色光，設其輻射量為10.3w，試計算出它發(fā)出的光通量。解33精品資料第一(dìyī)部分光學基礎知識1.2光的度量單位以及(yǐjí)相互關系589nm0.78例題：已知低壓鈉燈發(fā)出波長為589nm的單色光，設其輻射量為10.3w，試計算出它發(fā)出的光通量。Φ=683×10.3×V589=683×10.3×0.78=5487lm34精品資料第一部分(bùfen)光學基礎知識1.2光的度量單位(dānwèi)以及相互關系1.2.1基本光度單位光通量復色光Φ=Km∫Φe,λiV(λi)

或者Φ=Km∫Φe,λV(λ)dλ

35精品資料36精品資料第一(dìyī)部分光學基礎知識1.2光的度量單位(dānwèi)以及相互關系1.2.1基本光度單位發(fā)光強度：描述光通量在空間的分布密度，又叫光強

。用符號Ι表示，單位：坎德拉，（cd）

Ι=Φ/ΩΙ=dΦ/dΩ40w白熾燈正下方的光強是30cd，若加燈罩73cd。？立體角Ω=Α/r237精品資料第一部分(bùfen)光學基礎知識1.2光的度量單位以及相互(xiānghù)關系38精品資料39精品資料第一(dìyī)部分光學基礎知識1.2光的度量單位(dānwèi)以及相互關系1.2.1基本光度單位照度：描述單位面積上光通量的多少

。用符號Ε表示，單位：勒克斯，（lx）

Ε=dΦ/dΑΕ=Φ/Α1lx=1lm/m2英尺燭光fc1fc即等于1流明的光通量均勻分布在1平方英尺的表面40精品資料第一(dìyī)部分光學基礎知識1.2光的度量(dùliàng)單位以及相互關系1.2.1基本光度單位發(fā)光強度與照度之間的關系照度：Ε=Φ/Α發(fā)光強度：Ι=Φ/ΩΙ=Φ/A/r2=Φr2/A=E*r2所以，E=Ι/r2照度與點光源在這方向的發(fā)光強度成正比，與光源的距離平方成反比。A1=A2/cosa所以E=Icosa/r241精品資料第一部分(bùfen)光學基礎知識1.2光的度量單位以及(yǐjí)相互關系1.2.1基本光度單位發(fā)光強度與照度之間的關系E=Ι/r2問題：前面已經(jīng)知道40w白熾燈正下方的光強是30cd，其正下方1米處的照度是多少lx？42精品資料第一(dìyī)部分光學基礎知識1.2光的度量單位以及(yǐjí)相互關系1.2.1基本光度單位亮度：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。物體在視線方向上的發(fā)光強度越大，投影面積越小，就感到它越亮，即亮度越大。用符號L表示，單位：熙提，sb

Lα=Ια/Acosα太陽亮度20萬sb，藍天0.2~2.0sb