第2篇-建筑光學(xué)分析課件

建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)第2.2章天然采光第2.3章建筑照明建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.1眼睛與視覺建筑物理光：能量的一種形式，或說(shuō)光是電磁輻射能。nm---納米建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.1眼睛與視覺建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.1眼睛與視覺建筑物理一、眼睛的構(gòu)造瞳孔：虹膜中央的圓形孔能自動(dòng)調(diào)節(jié)孔徑，控制進(jìn)入眼球的光能數(shù)量。水晶體：扁球型彈性透明體，受睫狀肌的控制，可改變屈光度，在視網(wǎng)膜上成清晰的像（相機(jī)透鏡）視網(wǎng)膜：眼睛的視覺感受部分（相機(jī)膠卷）。其上布滿感光細(xì)胞。建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.1眼睛與視覺建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.1眼睛與視覺建筑物理感光細(xì)胞：視網(wǎng)膜的最外層上，接受光刺激。錐體感光細(xì)胞分布在視網(wǎng)膜中央的部位，靈敏度差，但是可以感覺顏色。在明環(huán)境下對(duì)色覺和視覺起決定作用。桿體感光細(xì)胞分布在視網(wǎng)膜中心的四周，靈敏度高，但無(wú)顏色感覺。在黑暗環(huán)境中對(duì)明暗感覺起決定作用。椎體細(xì)胞和桿體細(xì)胞示意圖建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.1眼睛與視覺建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.1眼睛與視覺建筑物理二、人眼的視覺特點(diǎn)視覺就是由進(jìn)入人眼的輻射所產(chǎn)生的光感覺而獲得的認(rèn)識(shí)（1）視看范圍（視野）建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.1眼睛與視覺建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.1眼睛與視覺建筑物理（2）明、暗視覺明視覺：在明亮環(huán)境中，主要由視網(wǎng)膜的錐體細(xì)胞起決定作用的視覺（高于幾個(gè)cd/m2的亮度時(shí)的視覺）。暗視覺：在暗環(huán)境中，主要由視網(wǎng)膜的桿體細(xì)胞起決定作用的視覺（低于百分之幾個(gè)cd/m2的亮度時(shí)的視覺）。中央視覺：由視網(wǎng)膜的錐體感覺細(xì)胞和桿體感覺細(xì)胞同時(shí)起決作用，而且他們隨著正常人眼的適應(yīng)水平變化而發(fā)揮的作用大小不同（介與明視覺和暗視覺之間）。中間視覺狀態(tài)在偏向明視覺時(shí)較為依賴錐體細(xì)胞，在偏向暗視覺時(shí)則依賴桿體細(xì)胞的程度變大。建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.1眼睛與視覺建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.1眼睛與視覺建筑物理（3）光譜光視效率人眼觀看同樣功率的輻射，在不同波長(zhǎng)感覺到的明亮程度不一樣。人眼的這種特性用光譜光視效率V（λ）表示。V（λ）：在特定光度條件下，產(chǎn)生相同視覺感覺時(shí)，在視亮度匹配實(shí)驗(yàn)里，波長(zhǎng)λm和波長(zhǎng)λ的單色光輻通量的比值。建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.1眼睛與視覺建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.1眼睛與視覺建筑物理明視覺條件下，在國(guó)際上把人眼對(duì)555nm的感光量定為1.通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定其它波長(zhǎng)在視覺感覺相同時(shí)，需要輻射通量為多大才能與555nm相同。λm選在視感最大值處：明視覺：λm=555nm；暗視覺：λm=507nm.輻射通量Φe：輻射源在單位時(shí)間內(nèi)發(fā)出的能量。建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.1眼睛與視覺建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.2基本光度單位和應(yīng)用建筑物理一、光通量由于人眼對(duì)不同波長(zhǎng)的電磁波有不同的靈敏度，則不能用光源的輻射功率或輻射通量來(lái)衡量光能量，必須采用以標(biāo)準(zhǔn)光度觀察者對(duì)光的感覺量為基準(zhǔn)的單位---光通量來(lái)衡量。光通量：在單位時(shí)間內(nèi)人眼感覺光輻射能量的大小。對(duì)明視覺的光通量：通常計(jì)算所用公式：Km：最大光譜光視能效，在明視覺683lm/W。Φe，λ：波長(zhǎng)為λ的輻射通量。建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.2基本光度單建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.2基本光度單位和應(yīng)用建筑物理光通量可理解為：光源在單位時(shí)間內(nèi)發(fā)出光能的多少，類似于單位時(shí)間內(nèi)水龍頭噴水量的大小?！纠康蛪衡c燈波長(zhǎng)589nm，輻射通量10.3W，求光通量。解：在明視覺條件下，根據(jù)光譜光視效率曲線可查出λ=589nm對(duì)應(yīng)的V（λ）=0.769。則該單色光的光通量：建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.2基本光度單建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.2基本光度單位和應(yīng)用建筑物理二、發(fā)光強(qiáng)度光通量是說(shuō)明某一光源向四周空間發(fā)射的光能總量。a）普通白織燈的光照分布b）加燈罩后光通量增大為了更形象的描述光在空間中的分布，引入發(fā)光強(qiáng)度，即光通量的空間密度分布。建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.2基本光度單建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.2基本光度單位和應(yīng)用建筑物理立體角示意圖光源在給定方向上的發(fā)光強(qiáng)度是該光源在該方向上的立體角元d?內(nèi)傳輸?shù)墓馔縟Φ除以該立體角元。發(fā)光強(qiáng)度:I;單位：cd；坎德拉1cd表示光源在1球面度立體角內(nèi)發(fā)射出1lm的光通量。1坎德拉=1流明/1球面度。當(dāng)通量均勻分布時(shí)：建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.2基本光度單建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.2基本光度單位和應(yīng)用建筑物理立體角：任意一個(gè)封閉錐面內(nèi)所包含的空間α：立體角與被研究面法線之間的夾角。如：本例因球半徑R垂直與球表面，則有：α=0o；cosα=1。對(duì)于球表面和球心來(lái)說(shuō)：?=A/R2立體角的單位：球面度，記為sr。1sr=面積等于R2的去表面對(duì)球心所張開的立體角。建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.2基本光度單建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.2基本光度單位和應(yīng)用建筑物理三、照度臺(tái)燈下的書位置不同，明、暗不同對(duì)于被照面而言，常用落在其單位面積上的光通量來(lái)衡量它被照射的程度。符號(hào)：E。表示被照面上的光通量密度。光通量分布在均勻被照面

E=Φ/A照度常用單位：勒克斯，符號(hào)：lx。建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.2基本光度單建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.2基本光度單位和應(yīng)用建筑物理1lx等于1流明的光通量均勻分布在1平方米的被照面上。燈正下方1m處：40w的白織燈30lx40w白織燈加罩73lx40w的熒光燈200lx晴天中午8~12萬(wàn)lx月夜0.2lx建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.2基本光度單建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.2基本光度單位和應(yīng)用建筑物理四、發(fā)光強(qiáng)度和照度的關(guān)系發(fā)光強(qiáng)度光通量空間密度照度光通量被照面密度建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.2基本光度單建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.2基本光度單位和應(yīng)用建筑物理當(dāng)光垂直入射時(shí)，即i=0o，某表面的照度E與點(diǎn)光源在這方向的發(fā)光強(qiáng)度I0成正比，還與光源的距離R的平方成反比，這就是點(diǎn)光源產(chǎn)生照度的基本公式。距離平方反比定律：【例】40W的白織燈，求照度E1、E2輻射角α<45度，發(fā)光強(qiáng)度為30cd?！窘狻坑捎诮ㄖ鈱W(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.2基本光度單建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.2基本光度單位和應(yīng)用建筑物理五、亮度雖然兩張圖片的照度相同，但明暗感覺不同。故采用新的量---亮度來(lái)評(píng)價(jià)。亮度：在給定方向上發(fā)光面微元的發(fā)光強(qiáng)度和垂直于給定視線方向的微元的投影面積之比。亮度符號(hào)為：L。亮度常用單位：cd/m2建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.2基本光度單建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.2基本光度單位和應(yīng)用建筑物理五、照度和亮度的關(guān)系所謂照度和亮度的關(guān)系是指光源亮度和它所形成照度的關(guān)系。A1為個(gè)方向亮度都相同的發(fā)光面，A2為被照面。在A1上取一微元dA1。亮度另一較大單位：熙提符號(hào)（sb）表示1cm2上面積上發(fā)出1cd時(shí)的量度單位。

1sb=104cd/cm2建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.2基本光度單建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.2基本光度單位和應(yīng)用建筑物理這就是常用的立體角投影定律，表示：某一亮度為L(zhǎng)α的發(fā)光表面，在被照面上形成照度值的大小。并且等于這一發(fā)光表面的亮度Lα與該發(fā)光表面在被罩點(diǎn)上形成的立體角?的投影（?cosi）的乘積建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.2基本光度單建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.3材料的光學(xué)性質(zhì)建筑物理一、光的反射、吸收和透射在光的傳播過(guò)程中遇到介質(zhì)（如玻璃、空氣、墻體等）時(shí)，入射光通量（Φ）中的一部分被反射（Φρ），一部分被吸收（Φα），一部分透過(guò)介質(zhì)進(jìn)入另一側(cè)空間（Φτ）。根據(jù)能量守恒定律：建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.3材料的光學(xué)建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.3材料的光學(xué)性質(zhì)建筑物理光反射比（反光系數(shù)）：光吸收比（吸收系數(shù)）：光透射比（透光系數(shù)）：從光的分布角度看，光經(jīng)過(guò)反射和透射后，光分布的立體角未變，則成為規(guī)則反射和規(guī)則透射；如果光經(jīng)過(guò)材料反射后，立體角變大，則稱擴(kuò)散反射和擴(kuò)散透射。建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.3材料的光學(xué)建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.3材料的光學(xué)性質(zhì)建筑物理二、規(guī)則反射和透射1、規(guī)則反射：光線射到表面很光滑的不透明材料上，就出現(xiàn)規(guī)則反射現(xiàn)象，這時(shí)光分布的立體角沒發(fā)生變化。如：平面鏡。規(guī)則反射的特點(diǎn)：a）光線入射角等于反射角；b）入射光線、反射光線和法線處于同一平面。建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.3材料的光學(xué)建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.3材料的光學(xué)性質(zhì)建筑物理1、規(guī)則透射（直接透射）：在無(wú)漫射的情形下，按照幾何光學(xué)定律進(jìn)行的透射。如：透明玻璃的透射。透明玻璃的采光透視效果規(guī)則反射和透射的光學(xué)性質(zhì)：材料反射（或透射）后光源的亮度和發(fā)光強(qiáng)度會(huì)有所降低（因材料的吸收）。a）亮度：b）發(fā)光強(qiáng)度：建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.3材料的光學(xué)建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.3材料的光學(xué)性質(zhì)建筑物理三、擴(kuò)散反射和擴(kuò)散透射除了規(guī)則反射和投射外，另一類為擴(kuò)散材料，這類材料的特點(diǎn)是：使入射光程度不同的分散在更大立體角范圍內(nèi)，稱之為擴(kuò)散反射和透射。如：粉刷墻面和磨砂玻璃建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.3材料的光學(xué)建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.3材料的光學(xué)性質(zhì)建筑物理擴(kuò)散反射和擴(kuò)散透射又可分為：漫反射（漫透射）和混合反射（混合透射）兩種。定義：漫反射材料又稱為均勻擴(kuò)散材料。這類材料將入射光線均勻的向四面八方反射或者透射，從各個(gè)角度看，其亮度完全相同，看不見光源的形象。1、漫反射材料漫反射就是在宏觀上不存在規(guī)則反射時(shí)，由反射造成的漫射。如粉刷墻面等。漫透射就是在宏觀上不存在規(guī)則透射時(shí)，由透射造成的漫射。如乳白玻璃等。建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.3材料的光學(xué)建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.3材料的光學(xué)性質(zhì)建筑物理光學(xué)性質(zhì)a）亮度和照度的關(guān)系漫反射漫透射漫射材料的亮度：漫反射材料：（cd/m2）漫透射材料：（cd/m2）b）朗博余弦定理漫射材料的最大發(fā)光強(qiáng)度在某表面的發(fā)現(xiàn)方向，其他方向發(fā)光強(qiáng)度和法線方向的值有：建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.3材料的光學(xué)建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.3材料的光學(xué)性質(zhì)建筑物理2、混合反射與透射材料定義：多數(shù)材料同時(shí)具有規(guī)則和漫射兩種性質(zhì)混合反射就是規(guī)則反射和漫反射兼有的反射，如油漆表面?；旌贤干渚褪且?guī)則透射和漫透射兼有的透射，如磨砂玻璃。透明玻璃的采光透視效果磨砂玻璃的透視效果建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.3材料的光學(xué)建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.3材料的光學(xué)性質(zhì)建筑物理光學(xué)性質(zhì)它們?cè)诜瓷洌ㄍ干洌┓较?，具有最大亮度，而在其他方向也具有一定亮度?；旌戏瓷浜突旌贤干涞牧炼确植冀ㄖ鈱W(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.3材料的光學(xué)建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.4可見度及其影響因素建筑物理可見度就是人眼辨認(rèn)物體存在或形狀的難易程度。在室內(nèi)應(yīng)用時(shí)，以標(biāo)準(zhǔn)觀察條件下恰可感知的標(biāo)準(zhǔn)視標(biāo)的對(duì)比或大小定義；在室外應(yīng)用時(shí)，以人眼可看到的標(biāo)準(zhǔn)目標(biāo)的距離定義?？梢暥雀拍畛Ｓ脕?lái)定量表示人眼看物體的清楚程度。一、亮度實(shí)驗(yàn)表明，人眼能看到的最低亮度（稱“最低亮度閾”），僅10-5asb。隨著亮度的增大，看得越清楚。建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.4可見度及其建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.4可見度及其影響因素建筑物理二、視角（物件的相對(duì)尺寸）物件的尺寸，眼睛至物件的距離都會(huì)影響人們觀看物件的可見度。物件尺寸d、眼睛至物件的距離l形成的視角α：物件的尺寸d，是指需要辨別的最小尺寸，在圖中需要指明開口方向時(shí)，物件尺寸就是開口尺寸。建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.4可見度及其建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.4可見度及其影響因素建筑物理三、亮度對(duì)比亮度對(duì)比即觀看對(duì)象和其背景之間的亮度差異，差異越大，可見度越高。常用C來(lái)表示，它等于視野中目標(biāo)和北京的亮度差與背景亮度之比。Lt:目標(biāo)亮度；Lb：背景亮度；ΔL目標(biāo)與背景的亮度差。亮度對(duì)比和可見度之間的關(guān)系建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.4可見度及其建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.4可見度及其影響因素建筑物理對(duì)于均勻照明的無(wú)光澤的背景和目標(biāo)，亮度對(duì)比可用光反射比表示：ρt:目標(biāo)光反射比；ρb：背景光反射比。視覺功效實(shí)驗(yàn)表明：物體亮度（與照度成正比）、視角大小、和亮度對(duì)比三個(gè)因素對(duì)可見度的影響是相互有關(guān)的。建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.4可見度及其建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.4可見度及其影響因素建筑物理建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.4可見度及其建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.4可見度及其影響因素建筑物理上圖的曲線中可以看出：從同一根曲線看，它表明觀看對(duì)象在眼睛處形成的視角不變時(shí)，如對(duì)比下降，則需要增加照度才能保持相同可見度。也就是說(shuō)對(duì)比的不足，可用增加照度來(lái)彌補(bǔ)。比較不同的曲線（表示在不同視角時(shí)）后看出：目標(biāo)越?。ㄒ暯窃叫。?，需要的照度越高。天然光（實(shí)現(xiàn)）比人工光（虛線）更有利于可見度的提高。但在視看大的目標(biāo)時(shí)，這種差別不明顯。建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.4可見度及其建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.4可見度及其影響因素建筑物理四、識(shí)別時(shí)間眼睛觀看物體時(shí)，只有當(dāng)該物體發(fā)出足夠的光能，形成一定刺激，才能產(chǎn)生視覺感覺。在一定條件下，亮度×?xí)r間=常數(shù)（邦森--羅斯科定律）也就是說(shuō)：呈現(xiàn)時(shí)間越短，越需要更高的亮度才能引起視感覺。圖表明：物體越亮察覺它的時(shí)間可以越短。建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.4可見度及其建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.4可見度及其影響因素建筑物理當(dāng)人們從從明亮環(huán)境走到黑暗處（或者相反）時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)原來(lái)看得清，突然變得看不清，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間才由看不清東西到逐漸又看得清的變化過(guò)程。叫做“適應(yīng)”。從暗到明的適應(yīng)時(shí)間短，稱“明適應(yīng)”。從明到暗的適應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)，稱“暗適應(yīng)”。建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.4可見度及其建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.4可見度及其影響因素建筑物理五、眩光眩光就是在視野中由于亮度的分布或亮度范圍不適宜，或存在著極端的對(duì)比，以致引起不舒適感覺或降低觀察細(xì)部或目標(biāo)能力的視覺現(xiàn)象。1、從眩光影響的視覺功效角度看，可把眩光分為失能眩光和不舒適眩光。降低視覺對(duì)象的可見度，但并不一定產(chǎn)生不舒服的感覺的眩光稱為失能眩光。建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.4可見度及其建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.4可見度及其影響因素建筑物理產(chǎn)生不舒適的感覺，但并不一定降低視覺對(duì)象的可見度的眩光稱為不舒適眩光。2、從形成眩光的過(guò)程來(lái)看，可把眩光分為直接眩光和反射眩光。直接眩光時(shí)由視野中，特別是在靠近視線方向存在的發(fā)光體所產(chǎn)生的眩光。反射眩光是由視野中的反射所一起的眩光，特別是靠近視線方向看見反射像所產(chǎn)生的眩光。建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.4可見度及其建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.4可見度及其影響因素建筑物理直接眩光可以用下述措施使其減輕或消除：限制光源亮度；增加眩光源的背景亮度，減少二者之間的亮度對(duì)比；減小眩光的光源視看面積；盡可能增大眩光源的仰角；建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.4可見度及其建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.4可見度及其影響因素建筑物理反射眩光的減少盡量使視覺作業(yè)的表面為無(wú)光澤表面，以減弱規(guī)則反射而形成的反射眩光；應(yīng)使視覺作業(yè)避開和遠(yuǎn)離照明光源同人眼形成的規(guī)則反射區(qū)域；使用發(fā)光表面面積大、亮度低的光源；使引起規(guī)則反射的光源形成的照度在總照度中所占比例減少，從而減少反射眩光的影響。建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.4可見度及其建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.5顏色建筑物理人眼可以感覺：顏色、形象、亮度等。人眼對(duì)顏色變化比對(duì)亮度變化更敏感。顏色----光作用于人眼引起的除形象以外的視覺特性。一、顏色的基本特性1、顏色的形成正常人眼可以感覺出各種顏色：紅色、橙色。。。。顏色是由于光能量分布不同引起的。例：光輻射能量集中于可見光“短波”時(shí)引起藍(lán)色視覺光輻射能量集中于可見光“長(zhǎng)波”時(shí)引起紅色視覺建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.5顏色建筑物建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.5顏色建筑物理2、顏色的分類和屬性光原色----光源射出光的顏色。（1）從色顯現(xiàn)方式看可把顏色分成：光原色和物體色。物體色----光被物體反射或透射后的顏色。物體色中含表面色----漫反射、不透明物體表面的顏色表面色形成：主要從入射光中減去一些波長(zhǎng)的光后產(chǎn)生的例：一張紅紙，用白光照射，呈現(xiàn)紅色。同樣一張紅紙，用綠光照射，變?yōu)楹谏?。?）從視覺角度（心里角度看），可分為無(wú)彩色和有彩色無(wú)彩色----從白到黑的一系列中性灰色。有彩色----除黑白系列以外的各種顏色。建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.5顏色建筑物建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.5顏色建筑物理當(dāng)物體表面的光反射比都在0.8以上時(shí)，物體為白色。當(dāng)物體表面的光反射比都在0.04以下時(shí)，物體為黑色。有彩色感知意義上是指所感知的顏色具有色調(diào)。建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.5顏色建筑物建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)第2.2章天然采光第2.3章建筑照明建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.1眼睛與視覺建筑物理光：能量的一種形式，或說(shuō)光是電磁輻射能。nm---納米建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.1眼睛與視覺建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.1眼睛與視覺建筑物理一、眼睛的構(gòu)造瞳孔：虹膜中央的圓形孔能自動(dòng)調(diào)節(jié)孔徑，控制進(jìn)入眼球的光能數(shù)量。水晶體：扁球型彈性透明體，受睫狀肌的控制，可改變屈光度，在視網(wǎng)膜上成清晰的像（相機(jī)透鏡）視網(wǎng)膜：眼睛的視覺感受部分（相機(jī)膠卷）。其上布滿感光細(xì)胞。建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.1眼睛與視覺建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.1眼睛與視覺建筑物理感光細(xì)胞：視網(wǎng)膜的最外層上，接受光刺激。錐體感光細(xì)胞分布在視網(wǎng)膜中央的部位，靈敏度差，但是可以感覺顏色。在明環(huán)境下對(duì)色覺和視覺起決定作用。桿體感光細(xì)胞分布在視網(wǎng)膜中心的四周，靈敏度高，但無(wú)顏色感覺。在黑暗環(huán)境中對(duì)明暗感覺起決定作用。椎體細(xì)胞和桿體細(xì)胞示意圖建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.1眼睛與視覺建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.1眼睛與視覺建筑物理二、人眼的視覺特點(diǎn)視覺就是由進(jìn)入人眼的輻射所產(chǎn)生的光感覺而獲得的認(rèn)識(shí)（1）視看范圍（視野）建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.1眼睛與視覺建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.1眼睛與視覺建筑物理（2）明、暗視覺明視覺：在明亮環(huán)境中，主要由視網(wǎng)膜的錐體細(xì)胞起決定作用的視覺（高于幾個(gè)cd/m2的亮度時(shí)的視覺）。暗視覺：在暗環(huán)境中，主要由視網(wǎng)膜的桿體細(xì)胞起決定作用的視覺（低于百分之幾個(gè)cd/m2的亮度時(shí)的視覺）。中央視覺：由視網(wǎng)膜的錐體感覺細(xì)胞和桿體感覺細(xì)胞同時(shí)起決作用，而且他們隨著正常人眼的適應(yīng)水平變化而發(fā)揮的作用大小不同（介與明視覺和暗視覺之間）。中間視覺狀態(tài)在偏向明視覺時(shí)較為依賴錐體細(xì)胞，在偏向暗視覺時(shí)則依賴桿體細(xì)胞的程度變大。建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.1眼睛與視覺建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.1眼睛與視覺建筑物理（3）光譜光視效率人眼觀看同樣功率的輻射，在不同波長(zhǎng)感覺到的明亮程度不一樣。人眼的這種特性用光譜光視效率V（λ）表示。V（λ）：在特定光度條件下，產(chǎn)生相同視覺感覺時(shí)，在視亮度匹配實(shí)驗(yàn)里，波長(zhǎng)λm和波長(zhǎng)λ的單色光輻通量的比值。建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.1眼睛與視覺建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.1眼睛與視覺建筑物理明視覺條件下，在國(guó)際上把人眼對(duì)555nm的感光量定為1.通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定其它波長(zhǎng)在視覺感覺相同時(shí)，需要輻射通量為多大才能與555nm相同。λm選在視感最大值處：明視覺：λm=555nm；暗視覺：λm=507nm.輻射通量Φe：輻射源在單位時(shí)間內(nèi)發(fā)出的能量。建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.1眼睛與視覺建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.2基本光度單位和應(yīng)用建筑物理一、光通量由于人眼對(duì)不同波長(zhǎng)的電磁波有不同的靈敏度，則不能用光源的輻射功率或輻射通量來(lái)衡量光能量，必須采用以標(biāo)準(zhǔn)光度觀察者對(duì)光的感覺量為基準(zhǔn)的單位---光通量來(lái)衡量。光通量：在單位時(shí)間內(nèi)人眼感覺光輻射能量的大小。對(duì)明視覺的光通量：通常計(jì)算所用公式：Km：最大光譜光視能效，在明視覺683lm/W。Φe，λ：波長(zhǎng)為λ的輻射通量。建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.2基本光度單建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.2基本光度單位和應(yīng)用建筑物理光通量可理解為：光源在單位時(shí)間內(nèi)發(fā)出光能的多少，類似于單位時(shí)間內(nèi)水龍頭噴水量的大小?！纠康蛪衡c燈波長(zhǎng)589nm，輻射通量10.3W，求光通量。解：在明視覺條件下，根據(jù)光譜光視效率曲線可查出λ=589nm對(duì)應(yīng)的V（λ）=0.769。則該單色光的光通量：建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.2基本光度單建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.2基本光度單位和應(yīng)用建筑物理二、發(fā)光強(qiáng)度光通量是說(shuō)明某一光源向四周空間發(fā)射的光能總量。a）普通白織燈的光照分布b）加燈罩后光通量增大為了更形象的描述光在空間中的分布，引入發(fā)光強(qiáng)度，即光通量的空間密度分布。建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.2基本光度單建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.2基本光度單位和應(yīng)用建筑物理立體角示意圖光源在給定方向上的發(fā)光強(qiáng)度是該光源在該方向上的立體角元d?內(nèi)傳輸?shù)墓馔縟Φ除以該立體角元。發(fā)光強(qiáng)度:I;單位：cd；坎德拉1cd表示光源在1球面度立體角內(nèi)發(fā)射出1lm的光通量。1坎德拉=1流明/1球面度。當(dāng)通量均勻分布時(shí)：建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.2基本光度單建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.2基本光度單位和應(yīng)用建筑物理立體角：任意一個(gè)封閉錐面內(nèi)所包含的空間α：立體角與被研究面法線之間的夾角。如：本例因球半徑R垂直與球表面，則有：α=0o；cosα=1。對(duì)于球表面和球心來(lái)說(shuō)：?=A/R2立體角的單位：球面度，記為sr。1sr=面積等于R2的去表面對(duì)球心所張開的立體角。建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.2基本光度單建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.2基本光度單位和應(yīng)用建筑物理三、照度臺(tái)燈下的書位置不同，明、暗不同對(duì)于被照面而言，常用落在其單位面積上的光通量來(lái)衡量它被照射的程度。符號(hào)：E。表示被照面上的光通量密度。光通量分布在均勻被照面

E=Φ/A照度常用單位：勒克斯，符號(hào)：lx。建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.2基本光度單建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.2基本光度單位和應(yīng)用建筑物理1lx等于1流明的光通量均勻分布在1平方米的被照面上。燈正下方1m處：40w的白織燈30lx40w白織燈加罩73lx40w的熒光燈200lx晴天中午8~12萬(wàn)lx月夜0.2lx建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.2基本光度單建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.2基本光度單位和應(yīng)用建筑物理四、發(fā)光強(qiáng)度和照度的關(guān)系發(fā)光強(qiáng)度光通量空間密度照度光通量被照面密度建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.2基本光度單建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.2基本光度單位和應(yīng)用建筑物理當(dāng)光垂直入射時(shí)，即i=0o，某表面的照度E與點(diǎn)光源在這方向的發(fā)光強(qiáng)度I0成正比，還與光源的距離R的平方成反比，這就是點(diǎn)光源產(chǎn)生照度的基本公式。距離平方反比定律：【例】40W的白織燈，求照度E1、E2輻射角α<45度，發(fā)光強(qiáng)度為30cd?！窘狻坑捎诮ㄖ鈱W(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.2基本光度單建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.2基本光度單位和應(yīng)用建筑物理五、亮度雖然兩張圖片的照度相同，但明暗感覺不同。故采用新的量---亮度來(lái)評(píng)價(jià)。亮度：在給定方向上發(fā)光面微元的發(fā)光強(qiáng)度和垂直于給定視線方向的微元的投影面積之比。亮度符號(hào)為：L。亮度常用單位：cd/m2建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.2基本光度單建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.2基本光度單位和應(yīng)用建筑物理五、照度和亮度的關(guān)系所謂照度和亮度的關(guān)系是指光源亮度和它所形成照度的關(guān)系。A1為個(gè)方向亮度都相同的發(fā)光面，A2為被照面。在A1上取一微元dA1。亮度另一較大單位：熙提符號(hào)（sb）表示1cm2上面積上發(fā)出1cd時(shí)的量度單位。

1sb=104cd/cm2建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.2基本光度單建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.2基本光度單位和應(yīng)用建筑物理這就是常用的立體角投影定律，表示：某一亮度為L(zhǎng)α的發(fā)光表面，在被照面上形成照度值的大小。并且等于這一發(fā)光表面的亮度Lα與該發(fā)光表面在被罩點(diǎn)上形成的立體角?的投影（?cosi）的乘積建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.2基本光度單建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.3材料的光學(xué)性質(zhì)建筑物理一、光的反射、吸收和透射在光的傳播過(guò)程中遇到介質(zhì)（如玻璃、空氣、墻體等）時(shí)，入射光通量（Φ）中的一部分被反射（Φρ），一部分被吸收（Φα），一部分透過(guò)介質(zhì)進(jìn)入另一側(cè)空間（Φτ）。根據(jù)能量守恒定律：建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.3材料的光學(xué)建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.3材料的光學(xué)性質(zhì)建筑物理光反射比（反光系數(shù)）：光吸收比（吸收系數(shù)）：光透射比（透光系數(shù)）：從光的分布角度看，光經(jīng)過(guò)反射和透射后，光分布的立體角未變，則成為規(guī)則反射和規(guī)則透射；如果光經(jīng)過(guò)材料反射后，立體角變大，則稱擴(kuò)散反射和擴(kuò)散透射。建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.3材料的光學(xué)建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.3材料的光學(xué)性質(zhì)建筑物理二、規(guī)則反射和透射1、規(guī)則反射：光線射到表面很光滑的不透明材料上，就出現(xiàn)規(guī)則反射現(xiàn)象，這時(shí)光分布的立體角沒發(fā)生變化。如：平面鏡。規(guī)則反射的特點(diǎn)：a）光線入射角等于反射角；b）入射光線、反射光線和法線處于同一平面。建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.3材料的光學(xué)建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.3材料的光學(xué)性質(zhì)建筑物理1、規(guī)則透射（直接透射）：在無(wú)漫射的情形下，按照幾何光學(xué)定律進(jìn)行的透射。如：透明玻璃的透射。透明玻璃的采光透視效果規(guī)則反射和透射的光學(xué)性質(zhì)：材料反射（或透射）后光源的亮度和發(fā)光強(qiáng)度會(huì)有所降低（因材料的吸收）。a）亮度：b）發(fā)光強(qiáng)度：建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.3材料的光學(xué)建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.3材料的光學(xué)性質(zhì)建筑物理三、擴(kuò)散反射和擴(kuò)散透射除了規(guī)則反射和投射外，另一類為擴(kuò)散材料，這類材料的特點(diǎn)是：使入射光程度不同的分散在更大立體角范圍內(nèi)，稱之為擴(kuò)散反射和透射。如：粉刷墻面和磨砂玻璃建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.3材料的光學(xué)建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.3材料的光學(xué)性質(zhì)建筑物理擴(kuò)散反射和擴(kuò)散透射又可分為：漫反射（漫透射）和混合反射（混合透射）兩種。定義：漫反射材料又稱為均勻擴(kuò)散材料。這類材料將入射光線均勻的向四面八方反射或者透射，從各個(gè)角度看，其亮度完全相同，看不見光源的形象。1、漫反射材料漫反射就是在宏觀上不存在規(guī)則反射時(shí)，由反射造成的漫射。如粉刷墻面等。漫透射就是在宏觀上不存在規(guī)則透射時(shí)，由透射造成的漫射。如乳白玻璃等。建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.3材料的光學(xué)建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.3材料的光學(xué)性質(zhì)建筑物理光學(xué)性質(zhì)a）亮度和照度的關(guān)系漫反射漫透射漫射材料的亮度：漫反射材料：（cd/m2）漫透射材料：（cd/m2）b）朗博余弦定理漫射材料的最大發(fā)光強(qiáng)度在某表面的發(fā)現(xiàn)方向，其他方向發(fā)光強(qiáng)度和法線方向的值有：建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.3材料的光學(xué)建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.3材料的光學(xué)性質(zhì)建筑物理2、混合反射與透射材料定義：多數(shù)材料同時(shí)具有規(guī)則和漫射兩種性質(zhì)混合反射就是規(guī)則反射和漫反射兼有的反射，如油漆表面。混合透射就是規(guī)則透射和漫透射兼有的透射，如磨砂玻璃。透明玻璃的采光透視效果磨砂玻璃的透視效果建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.3材料的光學(xué)建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.3材料的光學(xué)性質(zhì)建筑物理光學(xué)性質(zhì)它們?cè)诜瓷洌ㄍ干洌┓较?，具有最大亮度，而在其他方向也具有一定亮度?；旌戏瓷浜突旌贤干涞牧炼确植冀ㄖ鈱W(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.3材料的光學(xué)建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.4可見度及其影響因素建筑物理可見度就是人眼辨認(rèn)物體存在或形狀的難易程度。在室內(nèi)應(yīng)用時(shí)，以標(biāo)準(zhǔn)觀察條件下恰可感知的標(biāo)準(zhǔn)視標(biāo)的對(duì)比或大小定義；在室外應(yīng)用時(shí)，以人眼可看到的標(biāo)準(zhǔn)目標(biāo)的距離定義。可視度概念常用來(lái)定量表示人眼看物體的清楚程度。一、亮度實(shí)驗(yàn)表明，人眼能看到的最低亮度（稱“最低亮度閾”），僅10-5asb。隨著亮度的增大，看得越清楚。建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.4可見度及其建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.4可見度及其影響因素建筑物理二、視角（物件的相對(duì)尺寸）物件的尺寸，眼睛至物件的距離都會(huì)影響人們觀看物件的可見度。物件尺寸d、眼睛至物件的距離l形成的視角α：物件的尺寸d，是指需要辨別的最小尺寸，在圖中需要指明開口方向時(shí)，物件尺寸就是開口尺寸。建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.4可見度及其建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.4可見度及其影響因素建筑物理三、亮度對(duì)比亮度對(duì)比即觀看對(duì)象和其背景之間的亮度差異，差異越大，可見度越高。常用C來(lái)表示，它等于視野中目標(biāo)和北京的亮度差與背景亮度之比。Lt:目標(biāo)亮度；Lb：背景亮度；ΔL目標(biāo)與背景的亮度差。亮度對(duì)比和可見度之間的關(guān)系建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.4可見度及其建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.4可見度及其影響因素建筑物理對(duì)于均勻照明的無(wú)光澤的背景和目標(biāo)，亮度對(duì)比可用光反射比表示：ρt:目標(biāo)光反射比；ρb：背景光反射比。視覺功效實(shí)驗(yàn)表明：物體亮度（與照度成正比）、視角大小、和亮度對(duì)比三個(gè)因素對(duì)可見度的影響是相互有關(guān)的。建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.4可見度及其建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.4可見度及其影響因素建筑物理建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.4可見度及其建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.4可見度及其影響因素建筑物理上圖的曲線中可以看出：從同一根曲線看，它表明觀看對(duì)象在眼睛處形成的視角不變時(shí)，如對(duì)比下降，則需要增加照度才能保持相同可見度。也就是說(shuō)對(duì)比的不足，可用增加照度來(lái)彌補(bǔ)。比較不同的曲線（表示在不同視角時(shí)）后看出：目標(biāo)越?。ㄒ暯窃叫。枰恼斩仍礁?。天然光（實(shí)現(xiàn)）比人工光（虛線）更有利于可見度的提高。但在視看大的目標(biāo)時(shí)，這種差別不明顯。建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.4可見度及其建筑光學(xué)第2.1章建筑光學(xué)基本知識(shí)2.1.4可見度及其影響因素建筑物理四、識(shí)別時(shí)間眼睛觀看物體時(shí)，只有當(dāng)該物體發(fā)出足夠的光能，形成一定刺激，才能產(chǎn)生視覺感覺。在一定條件下，亮度×?xí)r間=常數(shù)（邦森--羅斯科定律）也就是說(shuō)：呈現(xiàn)時(shí)間越短，越需要更高的亮度才能引起視感覺。圖表明：物體越亮察覺它的時(shí)間可以越短。