建筑光学基础知识

单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,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,下载,更多,LED,资料,第十三章 建筑光学基本知识,光的性质：,可见光：,波长在 380 760,nm,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,=555,nm,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,=510,nm,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1,W，,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0.22.0,sb，,白炽灯灯丝亮度300500,sb。,13-2,人眼的视觉特性,一、视觉,二、亮度,阈,三、视野,四、视力,五、眩光,一、视觉,视觉,：指人眼通过对光的感受由大脑中产生的感觉。,视觉的形成过程,：,光源（太阳或灯）发出光辐射；,外界景物在光照射下产生颜色、明暗和形体的差异，相当于形成二次光源；,二次光源发出不同强度、颜色的信号进入人眼瞳孔，借助眼球调节，在视网膜上成像；,视网膜上接受的光刺激（即物象）变为脉冲信号，经视神经传给大脑，通过大脑的解释、分析、判断而产生视觉。,二、亮度阈,亮度阈,：指能够引起视觉感觉的亮度范围的上、下限值。物体具有一定亮度是在视网膜上成像以引起视觉感觉的基本条件。,实验表明人眼能感觉到物体存在一个最低亮度阈 ；视觉可以忍受的亮度上限约为 ，超过这一数值，视网膜就会因辐射过强而受到损伤。,三、视野,视野,：指当头和眼睛不动时 人眼能察觉到的空间范围。,视野范围,：单眼视野在垂直方向的角度 约 ，水平方向约 ；双眼视野较小一些，约占总视野中的 范围。视线周围 内物体能在视网膜中心成像，清晰度最高，这部分叫“中心视野”；目标偏离中心视野以外观看时，叫“周围视野”；视线周围 视觉环境的清晰度也较好。,四、视力,视力,：指任凭借 视觉器官辨认 目标或细节的敏锐程度。在数量上，视觉敏锐度等于刚 能分辨的视角的倒数，即,视角,：物体大小（或其中某细节的大小）对眼睛形成的张角。如图,13-9。,视角计算式 较小时的近似式,通常用“分”表示视角大小：,眼分辨细节的能力主要是中心 视野的功能。医学上常用兰道 尔环或“,E”,型视标检验人的 视力。如图,13-10。,视觉敏锐度随背景亮度、亮度对比、细节呈现时间、眼睛的适应状况等因素而变化。,五、眩光,眩光,：指亮度过高或亮度对 比过大的刺眼光源。,不同位置的眩光对视力影响 程度不同。如图,13-11。,眩光源的尺寸也影响刺激量的大小，尺寸大的就刺眼一些。,直射眩光,：直接被眼看到，引起视觉功能损失的眩光；,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，同样能引起视觉功能的损失，称反射眩光。,13-3,材料的光学性质,一、定向反射和透射,二、扩散反射和透射,（一）均匀扩散材料,（二）定向扩散材料,光的反射、吸收和透射。如图13-13。据能量守恒，有 反射、吸收和透射光通量与入射光通量之比，分别称为反光系数 、吸收系数 和透光系数 ，即,表13-1，13-2列出了常用建筑材料的反光系数和透射系数，供采光设计时参考使用。,为作好采光和照明设计，还需了解光通量经介质反射和透射后分布上的变化。,根据光通量分布变化的角度不同，反光和透光材料均可分为两类：一类是定向的；一类是扩散的。光线经定向类材料的反射和透射后，光分布的立体角没有变；而光线经扩散类材料的反射和透射后，入射光通量程度不同的分散在更大立体角范围。,一、定向反射和透射,定向反射,：光照射到表面很光滑的不透 明材料上，出现定向反射。人眼通过对 光的感受由大脑中产生的感觉。特点：（如图）,入射角等于反射角；入射光线，反射光线以及反射表面的法线处于 同一平面。利用这种特点将光滑表面放在合适 位置，可将光线反射到所需位置，或避免光源在视线中出现。,a,a,a,定向透射,：光照射到透明材料上，出现定向透射。若透明材料两表面彼此平行，则透过光线的方向和入射方向保持不变，只在材料内产生微小的折射；若两表面不平性，各处厚薄不均，因折射角不同透过的光线就不平行。,二、扩散反射和透射,半透明材料使入射光线发生扩散透 射,；,表面粗糙的不透明材料使入射光线发生扩散反射。,据对光的扩散状况，可将材料分为均匀扩散和定向扩散两类。,（一）均匀扩散材料：,均匀扩散材料将入射光线均匀地 向四面八方反射或透射，从各角度看，其亮度完全相同，看不见 光源形象。这类材料的亮度和发光强度分布如图,13-15。,（二）定向扩散材料：,某些材料同时具有定向和扩散两种性质。在其定向反射（透射）方向上具有最大的亮度，而在其它方向也有一定亮度，如图亮度和发光强度分布。,这时在反射方向可看到光源的大致形象，但轮廓不似定向反射那样清晰，而在其它方向又类似扩散材料具有一定亮度，不象定向反射材料那样没有亮度。,颜色,颜色,波长,nm,红,640750,橙,600640,黄,550600,蓝,480550,绿,450480,紫,400450,颜色分类,色调（色相）：,单色光在白色背景上呈现的颜色,明度：,颜色相对明暗的特性。亮度、反射比,彩度（饱和度）：,颜色的纯洁性。白色,颜色混合,三原色：红（700,nm）、,绿（546.1,nm）、,蓝（435.8,nm）,混合规律：,1、互补色，黄+蓝、红+青、绿+品红=白或灰,混合规律2、非互补色混合为中间色，偏比重大的。,3、表观颜色相同的光在混合相加中效果相同，无论光谱成分是否相同。,A=B,C=D,有,A+C=B+D,由几个颜色光组成的混合色的亮度，是各颜色亮度的总和。,颜色的定量,10,Y8/12,色调为黄与绿的中间色，明度为8，彩度为12。,