建筑光學(xué)基本知識講稿

13-1基本光度單位及應(yīng)用13-2人眼的視覺特性13-3材料的光學(xué)性質(zhì)第十三章建筑光學(xué)基本知識光的性質(zhì)：可見光：波長在380~760nm之間的電磁波輻射。不同波長的光在視覺上形成不同的顏色。多色光：一般光源發(fā)出的光往往是由不同波長的電磁波組成，這樣的光，稱為多色光。單色光：波長單一的光，稱為單色光。13-1基本光度單位及應(yīng)用一、光通量二、發(fā)光強(qiáng)度三、照度四、亮度一、光通量：光通量：是按照國際約定的人眼視覺特性評價(jià)的輻射能通量（輻射功率）。用表示，單位：光瓦，流明（）。光譜光效應(yīng)函數(shù)V

：描述人眼對不同波長單色光的視亮度感受性的差異。如圖13-1。明視覺光譜光效應(yīng)函數(shù)：將黃綠光=555nm的感覺量定為1，其余波長光的感覺量都小于1，如圖中的實(shí)線；暗視覺光譜光效應(yīng)函數(shù)：以的藍(lán)綠光=510nm的感覺量定為1，如圖中虛線。光通量的計(jì)算公式：若為多色光，則光通量為各單色光的總和。即：波長為的輻射通量單位換算：1光瓦等于輻射通量為1W，波長的黃綠光所產(chǎn)生的光感覺量。光瓦單位太大，常用另一較小單位流明（）。1光瓦二、發(fā)光強(qiáng)度：發(fā)光強(qiáng)度：指光源所發(fā)出的光通量在空間的分布密度。不同光源發(fā)出的光通量在空間的分布往往不同。公式計(jì)算：當(dāng)點(diǎn)光源在某一方向上的無限小立體角內(nèi)發(fā)出的光通量為時(shí)，則該方向上的發(fā)光強(qiáng)度為發(fā)光強(qiáng)度的單位：坎德拉（Candela），符號。立體角的單位：球面度，符號。如圖13-2，在一半徑為的球心

O處放一光源，它向球表面ABCD所包圍面積S上發(fā)出F的光通量。面積S在球心形成的立體角為：則這一方向的發(fā)光強(qiáng)度為：三、照度：照度：表示被照面上的光通量密度。計(jì)算公式：設(shè)被照面無限小面積上所接受的光通量為，則該點(diǎn)處的照度為：當(dāng)光通量

均勻分布在被照面上時(shí)，則此時(shí)被照面的照度為：單位：勒克斯四、亮度：物體在視線方向上的發(fā)光強(qiáng)度越大，投影面積越小，就感到它越亮，即亮度越大。亮度單位：熙提sb，太陽亮度20萬sb，藍(lán)天0.2~2.0sb，白熾燈燈絲亮度300~500sb。13-2人眼的視覺特性一、視覺二、亮度閾三、視野四、視力五、眩光一、視覺視覺：指人眼通過對光的感受由大腦中產(chǎn)生的感覺。視覺的形成過程：光源（太陽或燈）發(fā)出光輻射；外界景物在光照射下產(chǎn)生顏色、明暗和形體的差異，相當(dāng)于形成二次光源；二次光源發(fā)出不同強(qiáng)度、顏色的信號進(jìn)入人眼瞳孔，借助眼球調(diào)節(jié)，在視網(wǎng)膜上成像；視網(wǎng)膜上接受的光刺激（即物象）變?yōu)槊}沖信號，經(jīng)視神經(jīng)傳給大腦，通過大腦的解釋、分析、判斷而產(chǎn)生視覺。二、亮度閾亮度閾：指能夠引起視覺感覺的亮度范圍的上、下限值。物體具有一定亮度是在視網(wǎng)膜上成像以引起視覺感覺的基本條件。實(shí)驗(yàn)表明人眼能感覺到物體存在一個(gè)最低亮度閾；視覺可以忍受的亮度上限約為，超過這一數(shù)值，視網(wǎng)膜就會因輻射過強(qiáng)而受到損傷。三、視野視野：指當(dāng)頭和眼睛不動時(shí)人眼能察覺到的空間范圍。視野范圍：單眼視野在垂直方向的角度約，水平方向約；雙眼視野較小一些，約占總視野中的范圍。視線周圍內(nèi)物體能在視網(wǎng)膜中心成像，清晰度最高，這部分叫“中心視野”；目標(biāo)偏離中心視野以外觀看時(shí)，叫“周圍視野”；視線周圍視覺環(huán)境的清晰度也較好。四、視力視力：指任憑借視覺器官辨認(rèn)目標(biāo)或細(xì)節(jié)的敏銳程度。在數(shù)量上，視覺敏銳度等于剛能分辨的視角的倒數(shù)，即視角：物體大小（或其中某細(xì)節(jié)的大?。ρ劬π纬傻膹埥恰Ｈ鐖D13-9。視角計(jì)算式較小時(shí)的近似式通常用“分”表示視角大小：眼分辨細(xì)節(jié)的能力主要是中心視野的功能。醫(yī)學(xué)上常用蘭道爾環(huán)或“E”型視標(biāo)檢驗(yàn)人的視力。如圖13-10。視覺敏銳度隨背景亮度、亮度對比、細(xì)節(jié)呈現(xiàn)時(shí)間、眼睛的適應(yīng)狀況等因素而變化。五、眩光眩光：指亮度過高或亮度對比過大的刺眼光源。不同位置的眩光對視力影響程度不同。如圖13-11。眩光源的尺寸也影響刺激量的大小，尺寸大的就刺眼一些。直射眩光：直接被眼看到，引起視覺功能損失的眩光；反射眩光：在一些光滑表面上，也可能看到眩光源的反射形象，同樣能引起視覺功能的損失，稱反射眩光。13-3材料的光學(xué)性質(zhì)一、定向反射和透射二、擴(kuò)散反射和透射

（一）均勻擴(kuò)散材料（二）定向擴(kuò)散材料光的聯(lián)反射拐、吸狐收和知透射奏。如草圖1射3-燈13競。據(jù)爆能量抬守恒趟，有斷反射蓮、吸汗收和近透射晨光通贊量與忠入射怪光通疼量之同比，第分別獸稱為城反光咽系數(shù)局、吸倦收系很數(shù)略和柱透光燭系數(shù)煤，褲即表1杜3-肥1，寒13雜-2倚列出護(hù)了常福用建泰筑材退料的救反光騰系數(shù)鋼和透貴射系響數(shù)，村供采南光設(shè)籍計(jì)時(shí)蕉參考吳使用耀。為作霧好采廳光和純照明貌設(shè)計(jì)熟，還龜需了冶解光崖通量牢經(jīng)介頸質(zhì)反油射和顆透射萄后分漸布上請的變與化。根據(jù)退光通掌量分無布變耳化的搞角度號不同徐，反攔光和贊透光鳥材料拔均可瀉分為脈兩類問：一鬼類是毯定向躲的；背一類淋是擴(kuò)爺散的者。已光煎線經(jīng)嬸定向諷類材呆料的狼反射暑和透賭射后俱，光先分布袖的立顏體角開沒有刷變；都而光尋線經(jīng)證擴(kuò)散罷類材師料的界反射席和透悠射后初，入掉射光鋪通量創(chuàng)程度蛾不同甚的分欠散在段更大掛立體堆角范帶圍。一、斑定向李反射桿和透課射定向無反射：光溜照射隆到表會面很浩光滑受的不淘透等明茶材料瓣上，行出現(xiàn)些定向臣反射扛。人購眼通項(xiàng)過對挖光吧的感龜受由液大腦宰中產(chǎn)堂生的爺感覺鏟。亭特張點(diǎn)：仇（如貞圖）入棗射角圓等于憂反射際角；裹狹入射縫光線托，巨反曬射光刪線以質(zhì)及反中射表炕面的鎖法線呈處于悶同一釘平面渣。層利用便這種障特點(diǎn)威將光慢滑表約面放球在合主適概位置拼，可浙將光止線反扣射到詢所需榆位置迷，林或避存免光絲式源在避視線和中出紗現(xiàn)。aaa定向棵透射：光彎照射伐到透特明材產(chǎn)料上凍，出識現(xiàn)定址向透糠射。壇若透液明材呢料兩從表面胳彼此替平行做，則厘透過嗽光線磚的方撞向和費(fèi)入射錦方向門保持曠不變愈，只華在材森料內(nèi)汪產(chǎn)生勢微小團(tuán)的折舉射；敘若彩兩表喝面不旦平性樓，各盼處厚廳薄不剛均，懇因折遺射角撇不同逃透過廁的光華線就啦不平篇行。二、撇擴(kuò)散閥反射奧和透老射半透熄明材兩料使聲入射濾光線責(zé)發(fā)生津擴(kuò)散職透協(xié)射；表面濁粗糙欲的不博透明紐奉材料口使入資射光脅線發(fā)泄生擴(kuò)康散反授射。據(jù)對旱光的旗擴(kuò)散辯狀況欣，可穿將材上料分篇為均鳴勻擴(kuò)擇散和圓定向敏擴(kuò)散勞兩類駁。（一婆）均碌勻擴(kuò)擋散材憶料：均勻標(biāo)擴(kuò)散腿材料青將入歉射光癢線均神勻地引向帝四面驅(qū)八方群反射已或透暢射，幟從各愁角度毛看，菠其亮搭度完豬全相變同，孝看不屠見憑光源列形象裙。這麗類材崇料的廁亮度壟和發(fā)晉光強(qiáng)耳度分感布如充圖13率-1備5。（二注）定濕向擴(kuò)抽散材河料：某些朝材料畜同時(shí)認(rèn)具有桶定向階和擴(kuò)國散兩桌種性淹質(zhì)。聾在其臟定向慰反射爬（透錘射）時(shí)方向亦上具封有最正大的阿亮度寫，而想在其戀它方孟向也盯有一贈定亮拒度，防如圖結(jié)亮度尚和發(fā)船光強(qiáng)蔬度分份布。這時(shí)艙在反仔射方拿向可塵看到顛光源甜的大從致形嫂象，啟但輪恨廓不潛似定陪向反爺射那糧樣清暫晰，吐而在樣其它示方向儀又類界似擴(kuò)挪散材霉料具找有一掉定亮蟻度，資不象黎定向彩反射惠材料慘那樣姐沒有量亮度爸。顏色顏色波長nm紅640~750橙600~640黃550~600藍(lán)480~550綠450~480紫400~450顏色旨分類色調(diào)什（色眾相）遞：單色偏光在每白色輔背景足上呈嫌現(xiàn)的朽顏色明度華：顏色腦相對砌明暗得的特鋸性。理亮度械、反津射比彩度預(yù)（飽勻和度襖）：顏色掃的純且潔性弊。白朋色顏色肯混合三原夾色：還紅（族70憶0nm?。⒕G（劣54肺6.武1nm漲）、藍(lán)（評43轎5.龜8nm煎）混合推規(guī)律灘：1、性互補(bǔ)銀色，狐黃+府藍(lán)、服紅+淺青、旋綠+史品紅稻=白狼或灰混合舊規(guī)律羅2、避非互