建筑物理復習(建筑光)

1、第七章建筑光學基本知識1. 基本光度單位 光通量：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。(7-1)(7-2)光通量G由下式計算：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，在明視覺時為683 Im/W。計算時，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I：.來表示。單位為坎德拉，符號為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)光強度是該光源在該方向的立體角元角之商，發(fā)光強度的符號為 I：.。點光源在某方向上的立體角元 d"內(nèi)發(fā)出的光通量為時，則該方向上的發(fā)光強度為：dIa dQ當角二方向上的光通量：-J均勻分布在立體角I】內(nèi)時，則該方向的發(fā)光強度為：(7-4)I 照度：對于被照面而言，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,表面上一點照度是入射在包含該點面元上的光通量d"除以該面元面積dA之商，即:d>這就是照度。符號為E。它表示被照面上光通量的密度E 二 dA當光通量門均勻分布在被照表面 A上時，則此被照面各點的照度均為(7-5 )(7-6 )E

3、A照度單位為勒克斯，符號為lx，等于1 lm的光通量均勻分布在 1m的被照面上。 發(fā)光強度和照度的關系：、A1 .點光源垂直入射 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與點光源在這方向的發(fā)光強度I 一成正比，與距光源的距離 r的平方成反比。此為計算點光源照度的基本公式，稱為距離平方反比定律。2 點光源入射角為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，與它至點光源的距離平

4、方成反比，與光源在i方向的發(fā)光強度和入射角i的余弦成正比。N二打dQ發(fā)光強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)光強度。 其符號為L,計算公式為：d2ddAcos :-式中，d2：由給定點處的束元 dA傳輸?shù)牟o定方向立體角元內(nèi)傳播的光通量;dA包含給定點處的射束截面積；j 射束截面法線與射束方向間的夾角。當角方向上射束截面 A的發(fā)光強度I.均相等時，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)光強度。另一單位為熙提（ sb）, 1sd=10cd /2 照度和亮度的關系：如右圖，設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 可視為點光源。微元發(fā)光面積dAi射向0點的發(fā)光強度為dl-.,則其在A2 上的0點形成的照度為：dE =°cosi（i）r對微元發(fā)光面積 dA1而言，根據(jù)亮度和光強的關系7-8式得：dl ： = L：.dA1COS>（2）由 1、2 式得：dE = L .dAos- cosi（3）rd A “ cos。又因為 七為微元面dA1對0

6、點所張開的立體角 d1，故有dE rLdcosir整個發(fā)光面在 0點形成的照度為：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)光面在被照射點上形成的立體角$ 的投影（“cosi ）的乘積。2. 材料的光學性質(zhì) 光的反射、吸收和透射 光的規(guī)則反射和透射 擴散反射和透射漫射材料表面的亮度可有下列公式計算：2cd/m對于漫透射材料:2cd/m對于漫反射材料:漫射材料的最大發(fā)光強度在表面的法線方向，其他方向的發(fā)光強度和法線方向的值有如下關系:I j

7、 = I0 cosii為表面法線和某一方向間的夾角，這一關系式稱為“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)應用時，以標準觀察條件下恰可感知的標準視標的對比或大小定義。 室外應用時，以人眼恰可看到標準目標的距離定義，故常稱為能見度。 影響可見度的因素：亮度、大?。ㄎ锛南鄬Τ叽纾?、亮度對比、識別時間和眩光等。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。 顏色混合色度學中將 紅（700nm）、綠（546.1 nm）、藍（435.8nm）稱為加色法三原色。青色（減紅）、品紅色（減綠）、黃色（減藍）為減法三原

9、色。5. 顏色定量 CIE 1931標準色度系統(tǒng)這一系統(tǒng)的特點是用嚴格的數(shù)學方法來計算和規(guī)定顏色。使用這一系統(tǒng)，任何一種顏色都能用兩 個色坐標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)按顏色的三個基本屬性：色調(diào)（符號 H）,明度（V）和彩度（ C） 對顏色進行分類與標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：就是照明光源對物體色表 （色表與色刺激和材料質(zhì)地有關的顏色的主觀表現(xiàn)） 的影響（該影響 是由于觀察者有意識或無意識地將它與標準光源下的色表相比較而產(chǎn)生的），它表示與參考標準光源相比較時，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，一部分透過大氣層到達地面，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由天空漫射光所產(chǎn)生的照度（En ）與室內(nèi)某一點照度同一時間、同一地點，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） 側窗特點：采光量：窗口面積相等時，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. 采光設計4采光計算側窗采光計算圖例如下：計算點P的選?。?單側采光點應選在離內(nèi)墻 1m處，下圖（a）; 多跨建筑的邊跨為側窗采光時，計算點應定在邊跨與鄰近中間跨的交界處，如下圖（c）。 雙側采光。下圖（b）對稱雙側；下圖（c）不對稱雙側，含高側窗；下圖（d）不對稱雙側，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)非對稱垠劃皋光；I町1F時稱取聞華比頂部采光計算計算點P的選取： 對于多跨度連續(xù)矩形天窗，其天窗采光分區(qū)計算點可定在量跨交界的軸線上(見上圖a); 平天窗

13、采光分區(qū)計算點(見上圖b)。 多跨連續(xù)鋸齒形天窗，其采光的分區(qū)計算點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)光機理用通電的方法加熱玻璃殼內(nèi)的燈絲，導致燈絲產(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。 實際是一個PN結，基本工作原理是一個電光轉換過程。2. 燈具 配光曲線：光強體被通過對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表示燈具在該方向上的發(fā)光強度。知道燈具對計算點的投光角 a，就可查到相應的發(fā)光強度I

14、 .，利用公式(7-7 )可求出點光源在計算點上形成的照度。注意：通常以光源的光通量為 10001m為基準繪制配光曲線，對光通量不是10001m的光源，需要加以修正。對于非對稱配光的燈具，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，但對透明燈罩而言，由于本身具有一定亮度仍可形成眩光，這時則應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效果的照明稱為室內(nèi)外環(huán)境照明。工作照明設計的步驟有：1.選擇照明方式；2照明標準；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；（旳混合照朗照明標準照明數(shù)量：建筑照明設計標準。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)光通駅分佈從某個光源發(fā)出的光通量中， 在燈罩內(nèi)損失了一部分。 當射入室內(nèi)空間時，一部分直達工作面（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。光源實際投射到工作面上的有效光通量 為：嘰八d強”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： 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 楓的關系l， b 房間的長和寬。 室內(nèi)頂棚、墻、地板、設備的光反射比。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如需要知道達到某一照度要求安裝多大功率的燈泡（即發(fā)出的光通量