第2.1建筑光学基本知识
建筑物理基础_06：建筑光学基本知识_61 建筑光学基本知识：基本光度单位_
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建筑光学
第一章 建筑光学的基本知识
1.1 眼睛与视觉
光的范围
光：能引起人视觉感觉的电磁波，一般波长范围在380~780nm。
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建筑光学
第一章 建筑光学的基本知识
1.1 眼睛与视觉
人眼的构造与视觉过程 人眼的基本构造
瞳孔：光圈，可以根据环境的明暗程 度自动调节孔径，以控制进入眼睛的 光的数量；
单位被照面积上接收到的光通量的大小
E = d dA
E= A
单位：勒克斯(Lux, lx)、英尺烛光(fc)
1fc=10.76lx=10.76lm/m2
被照表面
照度（lx）
被照表面
朔日星夜地面
0.002 晴天采光良好的室内
望日星夜地面
0.2 晴天室外散射光下地面
读书所需最低照度
30
夏日中午太阳直射地面
建筑光学篇
主要内容
学习目的
了解建筑光学的基本知识； 掌握采光和人工照明基本设计方法； 通过所学知识，在设计中合理解决一些与人体视觉密切
相关的问题，为人们创造良好的光环境。
核心内容
建筑光学的基本知识 采光口的主要形式及优缺点（建筑采光） 主要人工光源、照明的主要方式（建筑照明）
“中央窝”锥状细胞的密度达到最大。 在明环境中起作用，对色觉和视觉敏锐度起决
定作用，人眼据此判别物体的颜色和细部特征 对环境的明暗变化反应迅速； 在暗环境下不起作用
杆状细胞：
分布区域与锥状细胞相反； 在暗环境中起决定作用；只有明暗感觉，没有色感觉和细部感觉； 对环境的明暗变化反应缓慢。
水晶体：透镜，可自动调焦； 视网膜：胶片，上面布满感光细胞。
(完整word版)建筑物理
建筑物理1.1室内外热环境室内热环境主要是由A。
室内气温B。
湿度C。
气流D.壁面热辐射等因素综合而成的室内微气候空气温度:空气温度的高低有室内外之别，指离地面1.5米气温。
空气相对湿度:一定温度，一定大气压下，湿空气的绝对温度t与同温同压下饱和蒸汽的百分比。
人体与周围环境的换热方式有：对流，辐射，蒸发。
室内热环境综合评价：A。
有效温度B.热应力指数C。
预计热感觉指数PMV1.1。
2.1太阳辐射太阳辐射是地球上热量的基本来源，是决定气候的主要因素,也是建筑物外部最主要的气候条件之一。
总辐射=直接辐射+散射辐射影响因素：太阳高度角大气透明度云量1。
1。
3我国建筑热工设计分区及其设计要求严寒地区:指累年最冷月平均温度低于或等于—10℃的地区。
有:内蒙古和东北北部，新疆北部地区，西藏和青海北部地区。
这一地区的建筑必须充分满足冬季保温要求,加强建筑的防寒措施，一般不考虑夏季防热。
寒冷地区；指累年最冷月平均温度为0～-10℃的地区.有：华北地区，新疆和西藏南部地区及东北南部地区。
这一地区的建筑应满足冬季保温要求，部分地区兼顾夏季防热。
夏热冬冷地区；指累年最冷月平均温度为0～10℃，最热月平均温度25～30℃地区。
有：长江中下游地区，即南岭以北，黄河以南地区。
这一地区的建筑必须满足夏季防热要求,适当兼顾冬季保温。
夏热冬暖地区:指累年最冷月平均温度高于10℃，最热月平均温度25～29℃地区.有;南岭以南及南方沿海地区。
这一地区的建筑必须充分满足防热要求，一般可不考虑冬季保温.温和地区：指累年最冷月平均温度为0~13℃,最热月平均温度18～25℃地区。
有；云南，贵州西部及四川南部地区.这一地区中，部分地区的建筑应考虑冬季保温，一般可不考虑夏季防热。
热岛效应;由于城市的人为热级下垫面向地面近处大气层散发的热量比郊区多，气温也就不同程度的比郊区高，而且由市区中心地带向郊区方向逐渐降低，这种气温分布的特殊现象叫做热岛效应。
柳孝图《建筑物理》课后习题及详解(建筑光学)【圣才出品】
第2篇建筑光学第1章建筑光学基本知识1．波长为540nm的单色光源，其辐射功率为5W，试求：①这单色光源发出的光通量；②如它向四周均匀发射光通量，求其发光强度；③离它2m远处的照度。
解：（1）对于波长为540nm的单色光其光视效率是0.96，则这个光源发出的光通量是2．一个直径为250mm的乳白玻璃球形灯罩，内装一个光通量为1179lm的白炽灯，设灯罩的光透射比为0.60，求灯罩外表面亮度（不考虑灯罩的内反射）。
解：3．一房间平面尺寸为7m×15m，净空高3.6m。
在顶棚正中布置一亮度为500cd／m2的均匀扩散光源，其尺寸为5m×13m，求房间正中和四角处的地面照度（不考虑室内反射光）。
解：4．有一物件尺寸为0.22mm，视距为750mm，设它与背景的亮度对比为0.25。
求达到辨别几率为95％时所需的照度。
如对比下降为0.2，需要增加照度若干才能达到相同可见度？解：求视角图1-1 视觉功效曲线图（辨别几率为95%）由于c=0.25，由上图可知所需照度E=70lx若对比度下降0.2，则所需照度E=125lx5．有一白纸的光反射比为0.8，最低照度是多少时我们才能看见它？达到刺眼时的照度又是多少？6．试说明光通量与发光强度，照度与亮度间的区别和联系？答：（1）光通量与发光强度的区别与联系光通量是指标准光度观察者对光的感觉量，常用光通量表示一个光源发出光能的多少。
发光强度是指特定方向上照射的光通量除以该立体角的商。
光通量与发光强度成正比。
（2）照度与亮度间的区别与联系照度是指落在其单位面积上的光通量的多少来衡量它被照射的程度。
亮度就是单位投影面积上的发光强度。
立体角投影定律示某一亮度为Lα的发光表面在被照面上形成的照度值的大小，等于这一发光表面的亮度Lα与该发光表面在被照点上形成的立体角Ω的投影（Ωcosi）的乘积。
7．看电视时，房间完全黑暗好，还是有一定亮度好？为什么？答：房间亮点好。
建筑光学基本知识点总结
建筑光学基本知识点总结一、光的基本性质。
1. 光的本质。
- 光是一种电磁波，其波长范围在380 - 780nm之间的电磁波能引起人眼的视觉，称为可见光。
- 光在真空中的传播速度为c = 2.99792458×10^8m/s，在空气中的速度近似等于真空中的速度。
2. 光的度量。
- 光通量（varPhi）- 定义：人眼对光的感觉量为光通量，单位为流明（lm）。
- 例如：一个100W的白炽灯发出的光通量约为1250lm。
- 发光强度（I）- 定义：光源在某一方向上单位立体角内发出的光通量，单位为坎德拉（cd）。
I=(varPhi)/(ω)，其中ω为立体角。
- 点光源向四周均匀发光时，在球心处发光强度I=(varPhi)/(4π)。
- 照度（E）- 定义：被照面单位面积上接受的光通量，单位为勒克斯（lx）。
E = (varPhi)/(A)，A为被照面面积。
- 例如：晴天中午室外地面照度可达100000lx，而夜间室内照度可能只有50 - 100lx。
- 亮度（L）- 定义：发光体（反光体）表面在某一方向上单位投影面积单位立体角内发出（反射）的光通量，单位为坎德拉每平方米（cd/m^2）。
- 对于漫反射表面，L=(ρ E)/(π)，其中ρ为漫反射系数。
3. 光的传播。
- 直线传播。
- 光在均匀介质中沿直线传播，这是小孔成像等现象的原理。
- 反射。
- 分为镜面反射和漫反射。
- 镜面反射：反射光线遵循反射定律（入射角等于反射角），光滑表面如镜子的反射属于镜面反射。
- 漫反射：反射光线向各个方向，粗糙表面的反射为漫反射，多数建筑材料表面的反射接近漫反射。
- 折射。
- 光从一种介质进入另一种介质时，传播方向发生改变的现象。
折射定律为n_1sinθ_1 = n_2sinθ_2，其中n_1、n_2为两种介质的折射率，θ_1、θ_2为入射角和折射角。
- 全反射。
- 当光从光密介质射向光疏介质，且入射角大于临界角θ_c=arcsin(n_2)/(n_1)时，发生全反射。
建筑光学基本知识
建筑光学基本知识1、能够引起人视觉感觉的电磁辐射波长范围为380-780nm2、光谱视效率：表示波长和波长的单色辐射，在特定光度条件下，获得相同视觉感觉时，该两个单色辐射通量之比。
3、视野范围（视场）水平面180°，垂直面130°，上方为60°，下方为70°4、普尔钦效应：在不同的光亮条件下，人眼感受性不同的现象。
5、光通量：人眼对光的感觉量公式：6、辐射通量：光源在单位时间内发射或接收的辐射能量或在某种介质中单位时间传递的辐射能量。
7、发光效率：单位辐射通量产生的光通量。
8、发光强度：光源在空间的光通量分布状况，就是光通量的空间分布密度。
公式：9、照度：在被照面单位面积上的光通量多少，表示被照面上的光通量密度。
公式：10、距离平方反比定律：计算点光源产生照度的基本公式，某表面的照度E与点光源在这方向的发光强度I成正比，与它至光源距离r的平方成反比，公式：11、亮度：视网膜上物像的照度是和发光体在视线方向的投影面积Acosα成反比，以发光体朝视线方向的发光强度成正比，公式：12、定向反射和透射定向反射：光线入射角等于反射角；入射光线、反射光线以及反射表面的法线处于同一平面。
玻璃镜、很光滑的金属表面定向透射：如材料的两个表面彼此平行，则透过材料的光线方向和入射方向保持一致。
窗玻璃13、扩散反射和透射均匀扩散材料：将入射光想均匀地向四面八方反射或透射，从各个角度看，其亮度完全想同，看不见光源形象。
氧化镁、石膏、磨砂玻璃；完全均匀扩散透射材料：乳白玻璃、白纸、半透塑料；均匀漫反射材料：将反射光均匀分布在各个方向上，与入射方向无关，砖、混凝土、石膏定向扩散材料：在定向反射（透射）方向，具有最大的亮度，而在其他方向上也有一定亮度。
光滑的纸、较粗糙的金属表面、油漆表面、釉瓷砖。
14、视度：看物体的清楚程度，影响因素：适当的亮度、物件尺寸、对比、识别时间、避免炫光天然采光1、采用天然采光的原因：人眼在天然光条件下比在人工光下具有更高的视觉功效；在天然光下感到舒适和有益于身心健康。
建筑物理—光学篇
•第一部分 光学基础知识
•1. 3 材料的光学性质
1.3.1光的反射比ρ、吸收比α和透射比 τ 1.3.2定向反射 定向透射 1.3.3扩散反射 扩散透射 （1）均匀扩散材料 （2）定向扩散材料
光线经过反射或透射后，光线在反射或 透射方向有最大亮度，其他方向也有一 定亮度。
a=d×3440/L（分）
•第一部分 光学基础知识
•1. 4 视度及其影响因素
1.4.4 对比 观看对象和背景之间的亮度差异。 差别越大，视度越高。
对比系数C=ΔL/Lb
•第一部分 光学基础知识
•1. 4 视度及其影响因素
1.4.5 识别时间 眼睛在观看物体时，只有当该物体发 出足够的光能，形成一定的刺激量， 才能产生视觉感觉。
所以， ρ+τ+α＝1
•材料名称
ρ
•大白粉刷
0.75
•白色乳胶漆 0.84
•白色调和漆 0.70
•乳黄色调和漆 0.70
•白水泥
0.75
•水泥砂浆抹面 0.35
材料名称 红砖 灰砖 浅色瓷砖 墨玉大理石 红色大理石 雪花大理石
•部分建筑材料的反光系数ρ
ρ
材料名称
ρ
0.30
灰黑色大理石 0.10
0.24
亮度：Lτ=L×τ，Lρ＝L×ρ 光强：Iτ=I×τ，Iρ＝I×ρ
•第一部分 光学基础知识
•1. 3 材料的光学性质
1.3.1光的反射比ρ、吸收比α和透射比 τ 1.3.2定向反射 定向透射 1.3.3扩散反射 扩散透射
（1）均匀扩散材料
光线经过反射或透射后，光线均匀扩散 ，从各个角度看，亮度完全相同。
建筑物理-建筑光学
发光强度 I
➢ 发光强度：表示光源光通量的空间密度
定义：光源在某一方向的发光强度定义为光源在这方 向上单位立体角内发出的光通量(和距离无关)。
单位：坎德拉(candela, cd)
I d d
d
dS r2
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100sb，超过这一数值，视网膜就会因辐射过强而 受到损伤。
3）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(图)： ①双眼视野在垂直方向的角度约130 。 ，水平方向约180。。 ②单眼视野较小一些，约占总视野中的120 。范围。 ③视线周围1-5 。内物体能在视网膜中心成像，清晰度最高，这部分叫
亮度和照度有何区别？照了不一定亮！ 照度相同
反光材料，亮度高
吸光材料，亮度低
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几个光度量关系示意图
光度学中的4个基本量
第三节 材料的光学性质
▪ 光在同一介质中以直线传播，当遇到介质变化时将发生反射、吸收
和透射现象（图），其中反射光和透射光人眼可见。
▪ 为做好采光和照明设计，还需了解光通量经介质反射和
1）均匀扩散材料
定义: 均匀扩散材料将入射光线均 匀地向四面八方反射或透射,从各个 角度看,其亮度完全相同,看不见光 源形象.
材料: 反射: 氧化镁,石膏,粉刷
透射: 乳白玻璃,半透明塑料
2）定向扩散材料
定义: 定向扩散材料具有定向和扩散两种性质.它在定向 反射(透射)方向,具有最大亮度,而在其 他方向也有一定 亮度.
1、建筑光学的基本知识1
对于明视觉：
Km
0
de ()V ()d d
第二节、基本光度单位及应用
一、光通量
1、辐射通量：单位时间内从光源表面辐射出的各种波长光能量的总 和，也可理解为光源的辐射功率，是一个客观量。
2、光通量：人眼对光的感觉量，即：辐射通量对人眼所引起的视觉 强度，用Ф 表示。其大小等于辐射通量与光效率的乘积，单位为流明 （lm）。
二、人眼的视觉特点
2）明、暗视觉 明视觉：在明亮的环境中，主要由视网膜的锥体细胞起作用的视觉 （ 高于几个cd/m2的亮度时的视觉）。 暗视觉：在暗环境中，主要由视网膜的杆体细胞起作用的视觉（低于 百分之几cd/m2的亮度时的视觉）。 中间视觉：视网膜的锥体感光细胞和杆体感光细胞同时起作用，而且 它们随着正常人眼的适应水平变化而发挥的作用大小不同（介于明视 觉和暗视觉之间的视觉）。
第二节、基本光度单位及应用
二、发光强度
【例3-2 】一光源在0.5sr立体角内均匀发射出100lm的光通量，求该方向上
的发光强度I。
【解】 I= / = 100lm / 0.5sr= 200cd= 200 坎德拉
第二节、基本光度单位及应用
三、照度
对于被照面而言，常用在其 单位面积上的光通量多少来衡量 它被照射的程度，这就是常用的 照度，符号为E,它表示被照面上 的光通量密度：
E d
dA
均匀时： E
A
台灯下的书位置不同，明暗不同
第二节、基本光度单位及应用
三、照度
照度的常用单位为勒克斯
，符号为lx，1 lx等于1流明的光
通量均匀分布在1平方米的被照
面上。
1lx
1lm 1m2
性质：照度可以直接相加，几个光源 同时照射在被照面时，其上的照度为 单个光源分别存在时形成的照度的代 数和。
建筑光学复习要点
建筑光学复习要点第2．1章建筑光学基本知识一、光的特性与基本光度单位光的特性：光指的是以电磁波形式传播的辐射，可见光波长为380nm～780nm；在明亮的环境中，人眼对波长为555nm的黄绿色光最敏感，在较暗的环境中，人眼对波长为507nm 的蓝绿色光最敏感。
基本光度单位：光通量、发光强度、照度和亮度光通量Φ——单位时间内发出的可见光的能量，单位lm，Φ= K m∑Φe(λ)V(λ)发光强度Iα——光源在该方向单位立体角内所发出的光通量，单位cd，Iα=dΦ/dΩ照度E——光源落在单位被照面上的光通量，单位lx，E=dΦ/dA，1fc= 10.76lx普通白炽灯在桌面上的照度为几十1x；阴天中午室外照度约1万1x。
亮度Lα——发光表面在视线方向上单位投影面积上的发光强度，单位cd/m2，Lα=Iα/(A·cosα)，荧光灯管亮度0.8-0.9sb，白炽灯几百sb，天空亮度约1sb，太阳20万sb 基本光度量间的关系：平方反比余弦定律E =Iα·cos i / r2 ;立体角投影定律E=Lα·Ω·cosi发光强度与观测点的距离无关；照度与距离的平方成反比。
二、装饰材料的光学性质光在传播过程中遇到介质(如玻璃、墙等) 时，会发生反射、吸收和透射现象。
规则（定向）反射：光线射到光滑的不透明材料表面时发生，玻璃镜、磨光的金属等。
反射亮度和反射发光强度为，Lρ=L·ρ，Iρ=I·ρ规则（定向）透射：光线照到光滑的透明材料上时发生。
玻璃、有机玻璃等。
透射亮度和透射发光强度为，Lτ=L·τ，Iτ=I·τ漫反射（均匀扩散反射）：大部分粗糙、无光泽的建材将入射光线均匀地向半空间反射，石膏、粉刷和砖墙等，材料表面的发光强度Iθ=I0cos i，扩散亮度Lρ=E·ρ/π（cd/m2）漫透射（均匀扩散透射）：半透明材料使入射光线均匀地向半空间透射，乳白玻璃、半透明塑料等，透射亮度Lτ=E·τ/π（cd/m2）=E·τ（asb）混合反射和透射：混合（定向扩散）反射材料如油漆、较粗糙的金属表面等；混合（定向扩散透射）透射材料如磨砂玻璃等。
建筑光学-6建筑光学基本知识
三、照度
照度E是受照平面上接受的光通量密度，单位勒 [克斯]（lx） 。 若照射到无限小面积上的光通量为d，该被照 面面积为dA，则E＝d/dA 当光通量均匀分别在被照表面A上时，则此被照 面的照度为：E＝/A
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勒（lx）是一个较小的单位。 夏季中午日光下，地平面上 照度可达105lx；在装有40瓦白 炽灯的书写台灯下看书，桌 面照度平均为200～300 lx；月 光下的照度只有几个lx。
第二篇 建筑光学
1
人类的生活时时刻刻离不开光 。光辐射引起人的视觉，人才 能看清他周围的环境；人从外 界获得的信息约有80%来自光 和视觉。所以，无论是白天还 是晚间，舒适的光环境对任何 人都是至关重要的。
2
光环境的内涵很广，它 指的是由光（照度水平 和分布，照明的形式和 颜色）与颜色（色调， 色饱和度，颜色分布， 颜色显现）建立的生理 和心理环境。
积发出的发光强度，单位cd/m2
Lα ＝Iα/A cos α
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把直观看一个物体表面发光的属性称为“表观亮度”， 这是一个心理量，没有量纲。它与“亮度”这一物理量 有一定的相关关系。
上面定义的光亮度是一个物理量，它与视觉上对明暗的直 观感受还有一定的区别。
例如在白天和夜间看同一盏交通信号灯时，感觉夜晚灯的
16
三、视野
当头和眼睛不动时，人眼能察觉到的空间范围叫视野。
受到眼睛结构以及
Байду номын сангаас
在面部位置的影响，
眼睛的视看范围是
有局限的。
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三、视野
视觉清楚区 域
人双眼不动的视觉范围：水平 180°，垂直130°，上方60°， 下方70°。
遮挡区域
双眼共同视 看范围
介绍建筑物中的声学、力学、光学相关知识
介绍建筑物中的声学、力学、光学相关知识下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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“高中物理课件-光学知识点与建筑应用探究”
应用举例
这个原理已被广泛用于望远 镜和显微镜中，以及作为医 学和生物学中成像技术的基 础。
透镜成像及应用
这一部分我们将深入探讨透镜成像和它在光学系统中的应用。
镜头和成像
用透镜成像的原理，可以制造出 高品质的相机镜头，使人们能够 拍摄出更清晰成像 理论制造的，除了矫正眼睛的问 题，还可以减少眼睛疲劳。
光的速度是3.0 × 10^8米/秒， 波长光谱是人眼能够感知到 的区域，频率也是一个重要 的参数。
光谱分析
通过分析白光的光谱，可以 了解光的物理特性并确定不 同物质的组成。
光的传播、反射和折射
这一部分我们将深入探索光的传播、反射和折射，说到折射还有个有趣的例子
反射
当光线碰到物体表面并返回原路 时，外界就会看到反射的影像。
3
实际应用
例如，干涉术在日常的摩托车维修、汽 车制造和音箱调谐中都有广泛的应用。
惠更斯原理与波前理论
这一部分我们将学习惠更斯原理，它解释了波前的形状以及波的传播方向。
惠更斯原理
惠更斯原理指出，每个波前 点都是一个新源的发射中心， 向前传播产生新的波面。
波前理论
波前理论指出，在光线穿过 透镜后，透镜上每个点上的 波前变成了球面，发出的光 线在焦平面上会聚在一起。
折射
全息成像
当光经过一个介质但改变速度时， 就会出现折射的现象。
全息成像是利用光折射的特性， 利用激光制造出一幅带有深度感 的图像。
光的色散及其原理
探球什么是光的色散以及为什么不同色彩的光有不同的波长。
1 原理
2 彩虹
不同颜色的光波长不同，所 以它们会以不同的速度穿过 透镜。
3 屈光度
彩虹的出现是因为雨滴对阳 光的折射，分散阳光里的颜 色，使它们呈现出色散的效 果。
物理常考简答题总结
绪论物理环境概论简述人类活动累加对环境和人类自身的伤害。
概述人居、营建活动的耗能、排废及对环境的影响。
分析城市化进程中可能引起的城市物理环境变化。
举例说明物理环境与城市规划、建筑设计的相互影响。
依自己的感受和了解，概述热环境、光环境、声环境、空气环境与人居身心健康的关系。
概要分析物理环境诸因素的刺激作用及优化目标。
概述城市规划、建筑设计工作在优化物理环境品质、实现社会可持续发展进程中的作用。
热工学1.1室内外热环境为什么从事建筑设计的技术人员需要学习热环境知识、研究热环境问题？人体有哪几种散热方式？各受哪些因素的制约和影响？影响人体热舒适的物理参数有哪些？它们各自涉及哪些因素？为什么人体达到了热平衡，并不一定就是热舒适？评价热环境的综合指标主要有哪些？各有何特点？影响室内热环境的室外气候因素主要有哪些？我国民用建筑热工设计气候分区是如何划分的？它们对设计有何要求？何谓城市气候？其成因主要有哪些？城市气候有哪些主要特征？分析城市热岛效应形成的原因及其可能产生的影响。
城市区域内微气候的影响因素主要有哪些？1.2建筑的传热与传湿传热有哪几种方式？各自的机理是什么？材料导热系数的物理意义是什么？其值受哪些因素的影响和制约？试列举一些建筑材料的例子说明。
对流换热系数的物理意义是什么？其值与哪些因素有关？通常在工程中如何取值？辐射换热系数的意义是什么？平均角系数物理意义是什么？它们各自受哪些因素影响？何谓稳定传热状态？稳定传热状态有些什么特征？试分析封闭空气间层的传热特性，在围护结构设计中如何应用封闭空气间层？在稳定传热状态下，为减少围护结构热损失，可采取哪些建筑措施？各自的机理是什么？在简谐热作用下，半无限厚物体的传热有哪些特征？围护结构材料层表面蓄热系数Y与材料蓄热系数S有何异同之处？各适用什么情况？相对湿度和绝对湿度的相互关系是什么？为什么说相对湿度能够反映空气的干湿程度，而绝对湿度不能？露点的物理意义是什么？试举例说明生活中的结露现象，并解释。
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图7－10 点光源在绘图 桌上的照度
【解】设该白炽灯下方的发光强度为30cd（视为 点光源时350÷4π ＝27.9cd），按式 E＝Icosα /r2
E1＝Icosα /r12＝30×cos30o/22 ＝6.5 lx E2＝Icos0o/r22＝30×1/(r1cos30o)2
＝10 lx
同样的方法计算书上的例题3。
图2－2
二中感光细胞在视网膜上的分 布情况
杆状细胞对于光非常敏感，但是不能分辨颜色。在眼睛 能够感光的亮度阈限（约为10－6cd／m2）到0.03cd/m2左右的 亮度水平，主要是杆作细胞起作用，称为暗视觉。在暗视觉 条件下，景物看起来总是模糊不清、灰茫茫一片。 锥状细胞对于光不甚敏感，在亮度高于3cd/m2的水平时 ，锥状细胞才充分发挥作用，这时称为明视觉。锥状细胞有 辨认细节和分辨颜色的能力，这种能力随亮度增高而达到最 大。所有的室内照明，都是按明视觉条件设计的。 当适应亮度处在0.03～3cd/m2之间时，眼睛处于明视觉 和暗视觉的中间状态，称为中间视觉。一般道路照明的亮度 水平，相当于中间视觉的条件。
四、光谱光效率 人眼对不同波长单色光的视亮度感受性也不一样，这 是光在视觉上反映的另一特征。在光亮的环境中（适应亮 度>3cd/m2），辐射功率相等的单色光看起来以波长555 nm 的黄绿光最明亮，并且明亮程度向波长短的紫光和长波的 红光方向递减。 国际照明委员会(CIE）根据大量的实验结果，将视亮 度感觉相等的波长为m和 两个辐通量之比，定义为波长 的单色光的光谱光视效率（也称视见函数），以V（）表 示。 m选在最大比值等于1处,即＝555时，V（）＝l， 其他波长V（）均小于1（见图5）。这就是明视觉光谱光 视效率。在较暗的环境中（适应亮度＜0.03cd/m2时），人 的视亮度感受性发生变化，以＝507nm的蓝绿光最为敏感。 按照这种特定光环境条件确定的V（）函数称为暗视觉光 谱光视效率（图5）．
E＝I/r2 某表面的照度与点光源在这方向的发光强度成正比，与 它至光源距离的平方成反比。这就是计算点光源产生照 度的基本公式，称为距离平方反比定律。 以上所讲的是指光线垂直入射到被照表面，即入射 角α 为0的情况。
当入射角α 不等于0，如图9示的情况。这时，表面 A1的法线与入射光线成α 角，而表面A2的法线与光 线重合，这样表面A1和表面A2间的夹角为α 。则
如果在有限立体角对内传播的光通量 是均匀分布
式中的为立体角。其概念在图6中说明。
以任一锥体顶点 O 为球心， 任意长度 r 为半径作一球面，被 锥体截取的一部分球面面积为 S ， 则此锥体限定的立体角为： ＝S/r2
6 立体角定义
立体角的单位是球面度（符号Sr）。当S＝r2， ＝1Sr。 因为球的表面积为4r2，所以立体角的最大数值为4球面度。
第一节
第二节
眼睛与视觉
基本光度单位及应用
第三节
第四节 第五节
材料的光学性质
可见度及其影响因素 颜色
光是以电磁波形式传播 的辐射能。
电磁辐射的波长范围很
广。只有波长在380nm至
780nm的这部分辐射才能引 起光视觉，称为可见光（简
称光），见图2－0所示。
波长短于380nm的是紫外 线、x射线、γ 射线、宇宙
发光强度的单位是坎德拉 (Candela），符号cd。在数量上1 坎德拉等于1流明每球面度 （1cd=1lm／Sr)。 坎德拉是我国法定单位制与国 际SI制的基本单位之一，其他光 度量单位都是由坎德拉导出的， 坎德拉定义如下：“一个光源发 出频率为540 ×1012Hz的单色辐射， 若在一定方向上的辐射强度为 1/683W／Sr，则光源在该方向上 的发光强度为lcd”。
三、视野
当头和眼睛），在垂直方向的角度约 130°，水
平方向约180°。
图3 视野范围
两眼同时能看到的视野（双眼视野）较小一些，约占总 视野中120°的范围。视线周围1～1.5°内的物体能在视 网膜中心凹成象，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30°的 视觉环境，清晰度也比较好。
光通量的单位是流明，符号为 lm 。在国际单位制和 我国规定的计量单位中，它是一个导出单位。
在照明工程中，常用光通量表示一光源发出光能的多少， 它是光源的一个基本参数。例如，一只40W白炽灯发出350lm的 光通量；一只40W荧光灯发出2200lm的光通量，比白炽灯多5倍 多。
【例1】已知低压钠灯发出波长为589nm的单 色光，设其辐射通量为10.3W,试计算它发出 的光通量。
【解】从光谱光效率曲线明视觉（实线）中 可查出，对应于波长589nm的V（ ）＝0.78， 则该单色光源发出的光通量为： 589＝683×10.3×0.78＝5487 lm
二、发光强度
点光源在给定方向的发光强度，是光源在这一方向
上立体角元内发射的光通量与该立体角元之商。符号为
I。 I＝d/d 的，上式可写成: I＝ / cd cd
图5 光谱光视效率 实线一明视觉；虚线一暗视觉
第二节 基本光度单位及应用
• • • • • • 光通量 发光强度 照度 发光强度和照度的关系 亮度 照度和亮度的关系
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）。根据这一定义，光通量可以 由辐射通量及V()函数导出： =Km∫e，V() d 或 =Km∑ e，V() 单位：lm
五、亮度
光源或受照物体反射的光线进入眼睛，在视网膜上成
象，使我们能够识别它的形状和阴暗。视觉上的明暗知觉 取决于进入眼睛的光通量在视网膜物象上的密度——物象
第二篇 建筑光学
• 建筑光学基本知识 • 天然采光 • 建筑照明
序 言
人类的生活时时刻刻离不开光。光辐射引起人的视 觉，人才能看清他周围的环境；人从外界获得的信息 约有80%来自光和视觉。所以，无论是白天还是晚间， 舒适的光环境对任何人都是至关重要的。 光环境（Luminous environment）的内涵很广，它 指的是由光（照度水平和分布，照明的形式和颜色）与 颜色（色调，色饱和度，室内颜色分布，颜色显现）在 室内建立的同房间形状有关的生理和心理环境。
线；长于780nm的有红外线、
无线电波等等。
图2－0 太阳辐射的电磁波
第一节
一、眼睛
眼睛与视觉
人们的视觉感觉是通过眼睛来完成的，所 以我们应对眼睛的视看过程有一粗略的了解。 眼睛好似一个很精密的光学仪器，它在很多方 面都与照相机相似。图2－1是人的右眼剖面图。
图2－1 右眼剖面图
（4）感光细胞 它们 （3）视网膜 光线经过瞳孔、 （ 2 ）水晶体 为一扁球 从图中可看到眼 与此相反，在中 处在视网膜最外层上，接受 水晶体在视网膜上聚焦成清 央窝处几乎没有 睛的主要组成部分， 形的弹性透明体，它受睫 光刺激，并转换为神经冲动。 晰的影像。视网膜是眼睛的 杆状细胞，自中 其功能如下： 两种感光细胞在视网膜上的 状肌收缩或放松的控制， 央窝向外，其密 视觉感受部分，类似照相机 （1）瞳孔 虹膜 分布是不均匀的：锥状细胞 度迅速增加，在 使其形状改变，从而改变 中的胶卷。视网膜上布满了 离中央窝20附近 中央的圆形孔，它可 主要集中在视网膜的中央部 感光细胞－－锥状和杆状感 其屈光度，使远近不同的 密度达到最大， 根据环境的明暗程度， 位，称为“黄斑”的黄色区 然后又逐渐减少。 光细胞。光线射到它们上面 外界景物都能在视网膜上 自动调节其孔径，以 域。黄斑区的中心有一小凹， 感光细胞在视网 就产生神经冲动，传输至视 控制进入眼睛的光能 称“中央窝”；在这里锥状 成清晰的影像。它起照相 膜上的分布情况 神经，再传至大脑产生视觉 数量。起照相机中光 细胞密度达到最大；在黄斑 见图7－2。 机的透镜的作用，不过水 圈的作用。 感觉。 区以外,锥状细胞的密度急剧 晶体具有自动聚焦功能。 下降。
图7 发光强度的概念
发光强度常用于说明光源和照明灯具发出的光通量在空间 各方向或在选定方向上的分布密度。例如，一只 40 瓦白炽灯 泡发出 350 流明光通量，它的平均光强为 350/4=28cd 。在裸 灯泡上面装一盏白色搪瓷平盘灯罩，灯的正下方发光强度能 提高到 70 ～ 80cd 。在后一种情况下，灯泡发出的光通量并没 有变化，只是光通量在空间的分布更为集中了。
三、照度
照度是受照平面上接受的光通量的面密度，符号为E。 若照射到表面一点面元上的光通量为d，该面元的面积为 dA，则 E＝d/ dA 当光通量均匀分别在被照表面A上时，则此被照面的照度为： E＝/A
照度的单位是勒克斯，符号lx。1勒克斯等于1流明的 光通量均匀分布在1平方米表面上所产生的照度，即
O
A1
A2
A3
图8 点光源形成照度的概念
设光源O在这三个表面方向的发光强度不变，即单位立 体角的光通量不变，则落在这三个表面的光通量相同，由 于它们的面积不同，故落在其上的光通量密度也不同，由 此可推出发光强度和照度的一般关系。由于表面的照度为E ＝/A 。而＝I(其中＝A/r2),将其代入，则得：
本课重点
本课程将着重讲解有光的概念和理论，以期 同学们对光环境的设计原理有正确的理解。此外， 对照明设备、控光材料、照明形式、计算方法、 测光技术等实用的知识和资料也将作介绍，并通 过实例分析，力求使大家掌握光环境设计的方法 和技巧。考虑到专业的特点，复杂的数学分析将 略去。
第2.1章 建筑光学基本知识
二、视觉
视觉形成的过程可分解为四个阶段； 1．光源（太阳或灯）发出光辐射； 2．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； 3．二次光源发出不同强度、颜色的光信号进入人眼瞳孔，借助眼球调视，
在视网膜上成象；
4．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。
四、发光强度和照度的关系 一个点光源在被照面上形成的照度，可以从发光强度和 照度这两个基本量之间的关系求出。