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1、建筑光学第一章建筑光学的基本知识第1页，共28页，编辑于2022年，星期六第一章建筑光学的基本知识第2页，共28页，编辑于2022年，星期六第一节、眼睛与视觉一、眼睛的构造l l瞳孔瞳孔虹膜中央的圆虹膜中央的圆形孔，它可根据环境的形孔，它可根据环境的明暗程度，自动调节其明暗程度，自动调节其孔径，以控制进入眼球孔径，以控制进入眼球的光能数量。的光能数量。照相照相机中光圈。机中光圈。l l水晶体水晶体相当于相机相当于相机上的透镜，能够自动上的透镜，能够自动聚焦。聚焦。l l视网膜视网膜胶卷，其上胶卷，其上布满感光细胞（锥状、布满感光细胞（锥状、杆状细胞）杆状细胞）第3页，共28页，编辑于2022年
2、，星期六第一节、眼睛与视觉一、眼睛的构一、眼睛的构造造l感光细胞锥状细胞锥状细胞只在明亮环境下起只在明亮环境下起作用，能区分物体作用，能区分物体细部及颜色；细部及颜色；杆状细胞杆状细胞只在黑暗环境下起只在黑暗环境下起作用，不能区分物作用，不能区分物体细部及颜色。体细部及颜色。第4页，共28页，编辑于2022年，星期六第一节、眼睛与视觉l视野范围（视场）双眼不动时：双眼不动时：水平面水平面180180度；度；垂直面垂直面130130度。度。（向上（向上6060度，向下度，向下7070度）度）二、人眼的视觉活动特点第5页，共28页，编辑于2022年，星期六第一节、眼睛与视觉l l明、暗视觉明、暗视
3、觉明视觉明视觉在明亮环境中（通常指环境亮度大于几个以在明亮环境中（通常指环境亮度大于几个以上的亮度水平）主要由视网膜的锥状细胞起作用的视觉。上的亮度水平）主要由视网膜的锥状细胞起作用的视觉。此时人对外界亮度变化的适应能力较强。此时人对外界亮度变化的适应能力较强。暗视觉暗视觉在黑暗环境中（通常指环境亮度低于百分之几个在黑暗环境中（通常指环境亮度低于百分之几个以下的亮度水平）主要由视网膜的杆状细胞起作用的视觉。它只以下的亮度水平）主要由视网膜的杆状细胞起作用的视觉。它只有明暗感觉，没有颜色感觉。有明暗感觉，没有颜色感觉。l颜色感觉明视觉下明视觉下可见光波长范围：可见光波长范围：380780nm38
4、0780nm，颜色依次为：紫、蓝、青、，颜色依次为：紫、蓝、青、绿、黄、橙、红绿、黄、橙、红二、人眼的视觉活动特点第6页，共28页，编辑于2022年，星期六第一节、眼睛与视觉l l光谱光效率（光见度函数）光谱光效率（光见度函数）相对光谱光效率曲线相对光谱光效率曲线不同波长的光的明亮程度不同。不同波长的光的明亮程度不同。国际照明委员会国际照明委员会(Commission Internationale De(Commission Internationale De LE clairage)LE clairage)简写为简写为CIECIE光谱光效率（光见度函数）光谱光效率（光见度函数）的定义：波长和
5、波长的单色辐的定义：波长和波长的单色辐射，在特定光度条件下，获得射，在特定光度条件下，获得相同视觉感觉时，该两个单色相同视觉感觉时，该两个单色辐射通量之比。辐射通量之比。CIECIE光谱光视效率曲线的分析。光谱光视效率曲线的分析。二、人眼的视觉活动特点第7页，共28页，编辑于2022年，星期六第二节、基本光度单位及应用一、光通量l l定义：定义：光源在单位时间内发射出的以人眼感觉为基准的能量。光源在单位时间内发射出的以人眼感觉为基准的能量。l l计算公式：计算公式：辐射通量与光见度函数的乘积辐射通量与光见度函数的乘积 单位：光瓦、流明。单位：光瓦、流明。1 1光瓦光瓦=683=683流明流明其
6、中各项的物理意义：其中各项的物理意义：）光通量光通量）波长为的单色辐射通量波长为的单色辐射通量）CIECIE光谱光视效率光谱光视效率 ）最大光谱光视效能，在明视觉的时候，该值为最大光谱光视效能，在明视觉的时候，该值为683 683 lm/wlm/wllllldVKem)(0,=F=F第8页，共28页，编辑于2022年，星期六第二节、基本光度单位及应用二、发光强度l l定义：定义：表征光在空间中的分布表征光在空间中的分布状况的物理量。又称为光状况的物理量。又称为光通量的空间密度。通量的空间密度。l l计算公式：计算公式：单位：坎德拉单位：坎德拉 简称简称“坎坎”cd 1cd=1lm/1srcd
7、1cd=1lm/1sr三、照度l l定义：定义：被照面单位面积被照射的被照面单位面积被照射的程度程度l l计算公式：计算公式：单位：单位：勒克斯勒克斯 简称简称“勒勒”lx 1lx=1lm/1mlx 1lx=1lm/1m2 2第9页，共28页，编辑于2022年，星期六第二节、基本光度单位及应用四、发光强度与照度的关系l l距离平方反比定律距离平方反比定律光线垂直于入射面（适用于点光源）光线垂直于入射面（适用于点光源）l l距离平方反比定律距离平方反比定律光线倾斜于入射面（照度普遍公式）光线倾斜于入射面（照度普遍公式）第10页，共28页，编辑于2022年，星期六第二节、基本光度单位及应用四、发光
8、强度与照度的关系l l例例，pgpg134134第11页，共28页，编辑于2022年，星期六第二节、基本光度单位及应用五、亮度l l定义：定义：发光体在视线方向上单位投影面发光体在视线方向上单位投影面积发出的发光强度。积发出的发光强度。l l计算公式：计算公式：单位：单位：熙提熙提 sb 1sb=10000cd/1m sb 1sb=10000cd/1m2 2 朗伯朗伯 fl 1fl=10.76 cd/1m fl 1fl=10.76 cd/1m2 2 尼脱尼脱 nt 1nt=1 cd/1m nt 1nt=1 cd/1m2 2l l常见物体的亮度值如下：常见物体的亮度值如下：白炽灯灯丝白炽灯灯丝
9、300500sb 300500sb荧光灯管表面荧光灯管表面 0.80.9sb 0.80.9sb 太阳太阳 20 20万万sbsb无云蓝天无云蓝天 0.22.0sb 0.22.0sbl l物理亮度与表观亮度物理亮度与表观亮度第12页，共28页，编辑于2022年，星期六第二节、基本光度单位及应用六、照度与亮度的关系由发光强度与照度由发光强度与照度的关系，可推导出立体的关系，可推导出立体角投影定律（适用于光角投影定律（适用于光源尺寸相对于它与被照源尺寸相对于它与被照点距离较大时）点距离较大时）第13页，共28页，编辑于2022年，星期六第二节、基本光度单位及应用举例：举例：Pg137Pg137，例，
10、例7-47-4在侧墙和屋顶上各在侧墙和屋顶上各有一个有一个1m1m2 2的窗洞，它的窗洞，它们与室内桌子的相对们与室内桌子的相对位置见右图。设通过位置见右图。设通过窗洞看见的天空亮度窗洞看见的天空亮度为为1sb1sb，试分别求出各，试分别求出各个窗洞在桌面上形成个窗洞在桌面上形成的照度。的照度。第14页，共28页，编辑于2022年，星期六第三节、材料的光学性质一、能量守恒定律及有关物理量 光反射比（反光系数）、光吸收比（吸收系数）和光透射比光反射比（反光系数）、光吸收比（吸收系数）和光透射比（透光系数）（透光系数）常见饰面材料的的光反射比和光透射比的值见常见饰面材料的的光反射比和光透射比的值见
11、Pg139Pg139之表之表7-27-2和表和表7-37-3二、定向反射和透射l l定向反射的定义：定向反射的定义：光线射到表面很光滑的不透明材料光线射到表面很光滑的不透明材料上，就出现定向反射现象。上，就出现定向反射现象。l l定向反射的特点：定向反射的特点：n n入射角等于反射角；入射角等于反射角；n n入射光线、反射光线和反射入射光线、反射光线和反射 表面的法线共面。表面的法线共面。aaa第15页，共28页，编辑于2022年，星期六第三节、材料的光学性质l利用定向反射原理，合理设置照明灯的位置，可避免受定向反射影响。l l定向透射的定义：定向透射的定义：光线射到透明材料上则产生定向透射光
12、线射到透明材料上则产生定向透射现象。现象。l利用定向透射原理，将玻璃的一面作上各种花纹，使玻璃二侧表面互不平行，因而光线折射不同，达到模糊不清的程度。这样做，既看不清另一侧的景物，又不致分散人们的注意力。第16页，共28页，编辑于2022年，星期六第三节、材料的光学性质三、扩散反射和透射 l l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将入射光线均匀地向四面八方反射或透射，从各个角度看，其亮度完全相同，看不见光源形象。或透射，从各个角度看，其亮度完全相同，看不见光源形象。n n均匀扩散反射（漫反射）材料有：氧化镁、石膏等。大部分建筑材料，如粉刷、砖墙等也可近似看成氧化镁、石膏等
13、。大部分建筑材料，如粉刷、砖墙等也可近似看成漫反射材料。漫反射材料。n n均匀扩散透射（漫透射）材料有：乳白玻璃、半透明塑料等乳白玻璃、半透明塑料等l l定向扩散材料：定向扩散材料：第17页，共28页，编辑于2022年，星期六第四节、视度及其影响因素一、视度看物体的清楚程度看物体的清楚程度称为视度。称为视度。二、影响因素l l适度的亮度适度的亮度最低亮度，又称最低最低亮度，又称最低亮度阈，值为亮度阈，值为10-5asb10-5asb 亮度增加，视度增亮度增加，视度增加；亮度再增加，视度反加；亮度再增加，视度反而降低。而降低。满意的照度范围：满意的照度范围：第18页，共28页，编辑于2022年，
14、星期六第四节、视度及其影响因素l物体尺寸l l对比对比对比即观看对象和其背景之间的亮度差异。差对比即观看对象和其背景之间的亮度差异。差别越大，视度越高。别越大，视度越高。第19页，共28页，编辑于2022年，星期六第四节、视度及其影响因素视功能曲线可以看出：视功能曲线可以看出：当观看对象在眼睛处当观看对象在眼睛处形成的视角不变时，如形成的视角不变时，如对比下降，则必须增加对比下降，则必须增加照度，才能保持相同视照度，才能保持相同视度。即可用增加对比来度。即可用增加对比来补偿照度的不足。补偿照度的不足。目标越小（视角越目标越小（视角越小），需要的照度越小），需要的照度越高。高。天然光（实线）比人
15、天然光（实线）比人工光（虚线）更有利于工光（虚线）更有利于视度的提高。视度的提高。第20页，共28页，编辑于2022年，星期六第四节、视度及其影响因素l l识别时间识别时间邦森邦森罗斯科定律：罗斯科定律：在一定条件下，在一定条件下，亮度亮度时间时间=常数常数 即：呈现时间越即：呈现时间越短，越需要有更高的短，越需要有更高的亮度才能引起视感亮度才能引起视感觉。觉。l l避免眩光避免眩光第21页，共28页，编辑于2022年，星期六第四节、视度及其影响因素第22页，共28页，编辑于2022年，星期六第五节、颜色颜色波长nm红640750橙600640黄550600蓝480550绿450480紫400450第23页，共28页，编辑于2022年，星期六第五节、颜色第24页，共28页，编辑于2022年，星期六第五节、颜色第25页，共28页，编辑于2022年，星期六第五节、颜色第26页，共28页，编辑于2022年，星期六第五节、颜色第27页，共28页，编辑于2022年，星期六第五节、颜色第28页，共28页，编辑于2022年，星期六