建筑光環(huán)境-光的基礎(chǔ)課件

光的性質(zhì)和度量光的特征電磁波的一部分，光子的波動運(yùn)動可見光和良好視覺的共同作用

在帶有多種光譜成分的光源中，如果某一部分占比例較大，就呈現(xiàn)出那個(gè)波長對應(yīng)的顏色。較短的波長為主較長波長為主1什么是光？光是以電磁波形式傳播的輻射能。單一波長的光呈現(xiàn)一種顏色。不同波長的光在視覺上形成不同的顏色。在帶有多種光譜成分的光源中，如果某一部分占比例較大，就呈現(xiàn)出那個(gè)波長對應(yīng)的顏色。日光和燈光都是由不同波長的光混合而成的復(fù)合光，復(fù)合光中，不同波長光參數(shù)的量值關(guān)系形成了“光譜”。2光的電磁波理論

光的電磁波理論認(rèn)為光是能在空間傳播的一種電磁波。31.光通量物理意義：說明光源發(fā)光能力的基本量，能量單位。

定義：輻射體單位時(shí)間內(nèi)以電磁輻射的形式向外輻射的能量稱輻射功率或輻射通量(W)。光源的輻射通量中被人眼感覺為光的能量(波長380－780nm)稱為光通量。單位:流明(lumen，lm)。人眼在觀看同樣功率的輻射時(shí),在不同波長時(shí)感覺到的亮度是不同的，人眼的這種特性用相對光譜光視效率V()來表示。光的特性與基本光度單位5不同波長的相對光譜光視效率光譜光視效能K(

)描述光能和輻射能之間關(guān)系的量，單位lm/W

明視覺：V()max對應(yīng)波長555nm(黃綠光)，光視效能是683lm/W。暗視覺：V()max510nm(藍(lán)綠光)單色光的光譜光視效率波長為555nm的輻射通量與視亮度感覺相等的波長為

的輻射通量的比值，V(

)

單色光的光譜光視效率光的特性與基本光度單位62.發(fā)光強(qiáng)度I發(fā)光強(qiáng)度：表示光源光通量的空間密度定義：光源在某一方向的發(fā)光強(qiáng)度定義為光源在這方向上單位立體角內(nèi)發(fā)出的光通量(和距離無關(guān))。單位：坎德拉(candela,cd)r光的特性與基本光度單位7定義：落在單位面積被照面上的光通量的數(shù)值。表示被照面被照射的程度。表達(dá)式：單位：勒克斯(lux,lx)，相當(dāng)于1lm的光通量均勻分布在1m2的被照面上3.照度E1ml1m2光的特性與基本光度單位9照度E性質(zhì)：可疊加性。幾個(gè)光源同時(shí)照射被照面時(shí)，實(shí)際照度為單個(gè)光源分別存在時(shí)形成照度的代數(shù)和。光的特性與基本光度單位10照度11亮度表達(dá)式當(dāng)量面積dAcosdI距離r光的特性與基本光度單位13亮度和照度有何區(qū)別？照了不一定亮！照度相同吸光材料，亮度低反光材料，亮度高光的特性與基本光度單位14光源的發(fā)光強(qiáng)度I與被照面的照度E的關(guān)系點(diǎn)光源的發(fā)光強(qiáng)度I與被照面照度E的關(guān)系：線光源是點(diǎn)光源的積分疊加，面光源是線光源的積分疊加。IEr光的特性與基本光度單位15光通量、發(fā)光強(qiáng)度、照度和亮度示意圖光的特性與基本光度單位17光的傳播特性光遇到介質(zhì)會發(fā)生反射、透射和吸收。反射、透射光使人眼可以看見。c

=++c光的反射與透射18反光和透光材料定向反射與透射材料：入射角＝反射角，透射方向與入射方向一致鏡面玻璃平板玻璃均勻擴(kuò)散反射、透射材料粉刷涂料乳白玻璃光的反射與透射19光問題與熱問題的比較共同點(diǎn)

熱問題：相同條件下，投入能量越多，溫度就越高光問題：相同條件下，可見光區(qū)投入能量越多，亮度就越高不同點(diǎn)熱量守恒：熱源停止供熱，已有的熱量也不會消失；熱被材料吸收了仍然存在。亮度不守恒：光源停止發(fā)光，光就沒了；光被材料吸收了就不存在了，變成了熱。211.2照度標(biāo)準(zhǔn)照度標(biāo)準(zhǔn)制訂的依據(jù)主要考慮視覺功效特性、視疲勞性、經(jīng)濟(jì)性。影響人的視力的因素主要有：生理因素、背景亮度、亮度對比及年齡。我國采用的照度標(biāo)準(zhǔn)為《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB50034—2004)，該標(biāo)準(zhǔn)具有以下特點(diǎn)：①工業(yè)與民用照明標(biāo)準(zhǔn)合并，標(biāo)準(zhǔn)值唯一，不再分高、中、低等級。②標(biāo)準(zhǔn)值的制定參考了國際標(biāo)準(zhǔn)而有較大提高。③與90版、92版規(guī)范相同，照度值為工作面上的平均照度值，需要考慮維護(hù)系數(shù)。一般情況下，工作面的參考高度仍為0.75m。④照度值計(jì)算的允許偏差控制在-10%～+10%。燈具數(shù)量在10只以下時(shí)，可允許超過此范圍。⑤增設(shè)了醫(yī)院、學(xué)校、博物館、展覽館的照度標(biāo)準(zhǔn)。2223251。眼睛人眼的視覺特征瞳孔：光圈作用

感光細(xì)胞：亮度高于3nt(cd/m2)時(shí)（明視覺）主要由錐狀細(xì)胞發(fā)揮作用辨色作用；在亮度低于0.01nt時(shí)（暗視覺）主要由桿狀細(xì)胞發(fā)揮作用，但不能分辨顏色感光作用錐狀細(xì)胞桿狀細(xì)胞色盲→錐體細(xì)胞功能性損壞水晶體：透鏡作用(有自動聚焦功能)視網(wǎng)膜：膠卷作用原像鏡像視覺功能的完成264。視野

中心視野：1~1.5(偏離視野中心＜30)物體在中心凹成像(錐桿細(xì)胞集中處)，清晰度最高，可辨色辨細(xì)部單眼視野：水平：180；上60，下70雙眼視野：水平：120；垂直：與單眼相同最高敏銳度29亮度對比對比敏感度亮度對比對人眼看物體的清晰程度的影響眼睛的視覺特征閾限對比，隨條件變化5。對比敏感度306。視覺敏銳度和視覺速度視力/視覺敏銳度：辨認(rèn)目標(biāo)或細(xì)節(jié)的敏銳程度

視角定義視覺速度：物體出現(xiàn)到形成視知覺所需時(shí)間的倒數(shù)1/t。100~1000lx：E1/t運(yùn)動物體的識別需有足夠的照度邦森-羅斯科定律：亮度×?xí)r間=常數(shù)識別時(shí)間和背景亮度間的關(guān)系背景亮度/asb>1000lx：E1/t上升不大l=5m,d=1.46mm——=1:視力正常311.3顏色的特性、眩光1.3.1顏色的形成發(fā)光體發(fā)出的光所產(chǎn)生的顏色，稱為光源色，它取決于光的波長成分。如果發(fā)光體發(fā)出的是單色光，那么它的光色將完全取決于單色光的波長；如果波長不同，則單色光的顏色也不同。當(dāng)發(fā)光體發(fā)出的是復(fù)合光，那么它的光色將取決于它的光譜能量分布。321.3.2顏色的基本性質(zhì)顏色可分為彩色和非彩色(非彩色是指黑色、白色和介于二者之間的深淺不同的灰色，稱黑白系列或無色系列)。根據(jù)光的波長也可依次排成一個(gè)系列，稱為彩色系列。顏色有3個(gè)基本屬性：色調(diào)H、明度V、彩度C。①人們用色調(diào)來表明顏色的不同，通常把各種光譜色歸納成有限種色調(diào)。②明度是指顏色的明暗程度。③彩度是指顏色的深淺程度。331.3.3顏色的表示1)孟塞爾表色系統(tǒng)(1)色調(diào)H(2)明度V(3)彩度C2)CIE表色系統(tǒng)CIE表色系統(tǒng)是國際電工照明委員會采用的表色系統(tǒng)，其原理是任何一種顏色都可以由三原色(指紅(R)、綠(G)、藍(lán)(B))按不同比例混合而成。34顏色的基本概念1。顏色的特性顏色的形成：不同波長組成的光在視覺上反映出不同的顏色紅橙黃綠藍(lán)綠藍(lán)藍(lán)紫紫黃綠白色光是由各種波長光輻射均勻分布所致物體顏色是由于照射到物體表面后，因表面對不同波長的吸收率不同所致，物體吸收率較差的波長（即反射率較高）所對應(yīng)的顏色便是物體呈現(xiàn)的顏色35色調(diào)H(色別、色的相貌)：各彩色彼此區(qū)分的視感覺的特性，它取決于光的波長。顏色的三屬性：如：紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫36明度V(明暗程度)：相對明暗的視感覺的特性，它是物體反射比大小的度量，反射比大的物體明度則高。明度主要決定于物體反射率的高低。無彩色則僅此屬性

黃色調(diào)的明度最高，紫色調(diào)的明度最低37彩度C(深淺程度，飽和度)：色彩的純潔度（即色彩的飽和度，或鮮艷度），混合色成分越多，其彩度就越低。主要反映波長范圍的大小。382。顏色定量孟塞爾表色系YGRPBRPYRGYBGPB彩度RYGBP明度紅旗：5R5/10彩度C：徑向分布 0～20分級(最大級按顏色有所不同)色調(diào)H：圓周分布 10種＝5種主色調(diào)＋5中間色明度V：軸向分布 0～11個(gè)等級(0級:完全吸收=0)顏色的書寫形式：

HV／C=色調(diào)明度/彩度39孟賽爾表色系(鏡像)顏色對視覺的影響403)光源的顏色光源的顏色取決于光源的光譜能量分布，即不同頻率(波長)能量的組合。它主要包含色表和顯色性2方面含義。(1)光源的色表光源的色表系指光源的表觀顏色，是人眼觀看到光源所發(fā)出的光的顏色。在照明應(yīng)用方面，光源的色表可用色溫或相關(guān)色溫來表示。(2)光源的顯色性光源所發(fā)出的光照射到物體上，對物體顏色顯示的真實(shí)程度，稱為光源的顯色性。在電氣照明技術(shù)中，光源的顯色性一般以Ra來表示。41光源的顏色光源的色溫定義：標(biāo)準(zhǔn)黑體加熱升溫時(shí)顏色由紅→淺紅→橙黃→白→藍(lán)白→藍(lán)變色時(shí)的溫度作為光源的色溫。黑體加熱軌跡20000K10000K7000K6000K5000K2000K2700K4000K3000K熱輻射光源： 最接近標(biāo)準(zhǔn)黑體非熱輻射光源：可采用相關(guān)色溫表示42光源的色表與顯色性

——取決于光譜能量分布舒適光環(huán)境的要素與評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

光源的色表即人眼觀看光源所發(fā)出光的顏色（燈光的表觀顏色）常用色溫Tc（K）來描述光源的色表

光源的顯色性即光源照射到物體所顯示出來的顏色，同它標(biāo)準(zhǔn)光源（參照光源）顏色相比的符合程度在數(shù)量上用顯色指數(shù)Ra（％）來定量43光源的色表與色溫舒適光環(huán)境的要素與評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)光源的色表類別與用途日光晴天空白熾燈熒光燈常見光源的色溫蠟燭：2000K白熾燈：3000K熒光燈：5000K44光源的顯色性與顯色指數(shù)舒適光環(huán)境的要素與評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)光源顯色性（還原性，不失真性）的優(yōu)劣用顯色指標(biāo)（心理物理的色符合程度）來評定若將標(biāo)準(zhǔn)光源的顯色指數(shù)（日光）定為100，其他光源的顯色指數(shù)低壓100物體的顏色是物體對所照射的光源光譜（光譜能量分布）有選擇地吸收、反射和透射的結(jié)果。反射（或透射）得最強(qiáng)的波長的光，即為該物體的色彩。光源的顯色性是電光源發(fā)出的光照射在物體上，對物體呈現(xiàn)的顏色的真實(shí)程度45顏色對視覺的影響

顏色量不僅是一個(gè)物理量，還是一個(gè)心理量。直接看到的光源的顏色稱為表觀色，光投射到物體上，物體對光源的光譜輻射有選擇地反射或透射對人眼所產(chǎn)生的顏色感覺稱物體色，物體色由物體表面的光譜反射率或透射率和光源的光譜組成共同決定。舒適光環(huán)境的要素與評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)46顏色產(chǎn)生的心理效果情緒感覺積極色：暖色調(diào)＋高亮度消極色：冷色調(diào)＋低照度溫度感覺：紅熱藍(lán)冷，主觀溫差效果可達(dá)3~4℃大小輕重感覺：明度影響。高明度者大而輕，低明度小而重舒適光環(huán)境的要素與評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)47

1.3.4眩光視覺內(nèi)存在強(qiáng)烈亮度對比或過高的亮度,引起人眼產(chǎn)生不舒適的感覺或視力下降，這種現(xiàn)象稱為眩光。根據(jù)眩光對視覺的影響程度，可分為失能眩光和不舒適眩光。失能眩光系指光線過強(qiáng)造成對人眼的傷害，且不易恢復(fù)，能造成視覺可見度下降，直接影響視覺功能，也稱為減視眩光，嚴(yán)重時(shí)將造成失明。圖1.3眩光與視線角度的關(guān)系48眩光當(dāng)視野內(nèi)出現(xiàn)高亮度的光時(shí),使眼睛不能完全發(fā)揮機(jī)能，這種現(xiàn)象成為眩光。在眩光下，瞳孔會縮小，以提高視野的適應(yīng)亮度，也就降低了眼睛的視覺敏感度。失能（視力降低）眩光：如白天眼睛正視太陽，太陽光直射工作面、夜間眼睛正視迎面而來的汽車燈光。不舒適眩光：一個(gè)很大的高亮度光源在接近視線的高度上，雖不會降低視力，但會引起視覺上的不舒適。如看陽光下的積雪等。舒適光環(huán)境的要素與評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)49眩光產(chǎn)生的原因不恰當(dāng)?shù)淖匀徊晒饪?，不合理的光亮度，不恰?dāng)?shù)膹?qiáng)光方向，都會在室內(nèi)造成眩光現(xiàn)象可能產(chǎn)生眩光的地方玻璃辦公桌面局部照明的展板不恰當(dāng)?shù)墓ぷ髅嬲彰鼽S種人眼睛的黑色素較白種人的多，對眩光的忍受力比白