第一章 光学的基本知识建筑物理

第一章 光学的基本知识
• 1、眼睛与视觉 视野、明暗视觉、明暗适应、光谱光视效率 • 2、基本光度单位和应用 光通量、发光强度I、照度E、亮度L • 3、材料的光学性质 材料的光学特性的类型以及特点 • 4、视度以及其影响因素 （亮度、物件的相对尺寸、亮度对比、识别时间、
眩光的类型以及影响因素） • 6、颜色 （颜色的属性以及表色体系、光源色和物体色、
锥状细胞在明亮环境下，对色觉和视觉敏锐度起决定作用。杆状细胞在 黑暗环境下对明暗感觉起决定作用。 ▪ 盲点
视神经穿出视网膜处，既无杆状细胞也无锥状细胞，对光无反应。
三、人眼的视觉特点 （一）视角、视力和视野
1、视角 被观看物体的大小对眼睛形成的张角。观看物体距离一定时，视角
大表示被观看物体的尺寸大。 α= d ·3440 / l（分）
“光”的波长特性： —— 不同波长的光在人眼中形成不同的颜色感觉。 —— 不同波长的光引起的视觉明亮程度不同。
▪ 视网膜 眼睛的感光内层，相当于胶卷，由无数感光细胞组成。
▪ 感光细胞 分为锥状细胞和杆状细胞。锥状细胞主要集中在正对瞳孔的视网膜的中央区域，称为
黄斑区。此处杆状细胞很少，越远离黄斑区，锥状细胞越少，杆状细胞越多。
的颜色会使人的眼睛产生形状大小的错觉。
• 视错觉 错觉就是当人观察物体时，基于经验主义或不当的参照形成的错误
的判断和感知。视错：是指 观察者在客观因素干扰下或者自 身的心理因素支配下，对图形产生的与客观事实不相符的错误 的感觉 • 视觉后像
光刺激作用于视觉器官时，细胞的兴奋并不随着刺激的终 止而消失，而能保留一短暂的时间的现象。这种在刺激停止后 所保留下来的感觉印象称为后象。 盯着灯泡看三十秒种以上，尽力不要移动目光。然后把目光移 任何白色的区域。 看到灯泡发光了吗？这就是经典的“视觉 后像”
（α— 视角（分）；d — 物体尺寸； l — 观看距离 ） 视角的定义
2、视力（视敏度） 人眼辨认形状细部的能力，也称为视觉敏锐度。 医学上用视力表检验人们视力的
高低，即所观看最小视角的倒数。 如：在5m看视力表上的视标，当视标为1.46mm时，视角正好为1分，医学上就把能
识别1分视角的视标的视力作为1，识别2分视标的视力等于0.5。
Φ=Km V() Φe, Φ—— 波长为的光源的光通量（lm）； V()—— 波长为的光源的相对光谱光视效率； Φe,—— 波长为的光源的辐射通量（功率）（W）； Km—— 最大光谱光视效能，明视觉时为683（lm/W）。
二、发光强度
发光强度I—— 光源的光通量在空间某一方向上的空间分布密度，用符号I 表示 。—
2、明、暗适应 视觉适应是指眼睛由一种光刺激到另一种光刺激的适应过程。它是眼睛为适应新
环境连续变化的过程，所需要的时间称为适应时间。视觉适应包括明适应和暗适应。 —— 明适应
由暗环境到明亮环境下的适应叫明适应，所需时间为3~6s。 —— 暗适应
由明亮环境到暗环境下的适应叫暗适应，所需时间为10~35分钟。
（二）视觉现象
2、色彩适应
这里有个有趣的故事。法国国旗为红白蓝三色，当时在设计时，该旗帜的最初色彩
搭配方案，为完全符合物理真实的三条等距色带，可是这种色彩构成的效果，总使人
感到三色间的比例不够统一，即白色显宽，红色居中，蓝色显窄。后来在有关色彩专
家的建议下。把一者面积பைடு நூலகம்例调整为红：自：蓝= 33：30：37的搭配关系。至此，国 旗显示出符合视觉生理等距离感的特殊色彩效果 并给人以庄重神圣的感受、这说明光
光源的颜色以及色温、显色性）
第一章 建筑光环境基本知识
一、光的本质与特性
第一节 眼睛与视觉
“光” 的本质，可从两方面去理解。
—— 若从客观物理意义上去理解，则光指的是以电磁波形式传播的辐射能 ；
—— 若从人的主观感觉去理解，则光指的是辐射能刺激眼睛所引起的 “亮” 的感觉。
总结：光是一种能够在人的视觉系统上引起光感觉的电磁辐射，其波 长范围为380nm～780nm。波长大于780nm的红外线、无线电波等，及小于 380nm的紫外线、Ⅹ射线等，人眼均是感觉不到的。
（三）光谱光视效率V(λ) 人眼观看同样功率的辐射，在不同波长时感觉到的明亮程度不一样。人眼的这种
特性常用光谱光视效率曲线来表示。 它表示获得相同视觉感觉时，波长λm和波长λ的单色光辐射通量的比。 λm选在视感最大值处:明视觉时为555nm(黄绿光），暗视觉为507nm（蓝绿光）。
明视觉时人眼对555nm的黄绿光最敏感，暗视觉时对507nm的蓝绿光最敏感。
3、视野 人双眼不动的视野范围为：水平面180°；垂直面130°，上方为
60°，下方为70°。
—— 中心视场：黄斑区对 应的角度约为2°，即视 线上下约1°。它具有最 高的视觉敏锐度，能分辨 最微小的细部，提供最佳 的颜色响应。 —— 视觉清楚区域：视 线上下约30°范围，这是 观看物体总体有利的位置 。
（二）视觉现象
1、明、暗视觉 由于锥、杆体细胞在不同的明暗环境中起主要作用，形成明暗视觉。
—— 明视觉 在亮度超过10cd／m2的环境里，视觉完全由锥状细胞起作用，此时的视觉称为明视
觉。明视觉能够辨认很小的细节，具有颜色感觉，而且对外界亮度变化的适应能力强。 ——暗视觉
当环境亮度低于10－2cd／m2时，属于暗视觉的范围。此时，主要由视网膜的杆状细 胞起作用。暗视觉只有明暗感觉而无颜色感觉，也无法分辨物体的细节。
照明的数量与质量 第一节 基本光度单位和应用 基本的光度单位——
一、光通量Φ 辐射通量——
由于人眼对不同波长的电磁波具有不同的灵敏 度，不能用辐射通量或辐射功率来衡量光能量
光源在单位时间内辐射的能量称为其辐射通量。光源在某一波长的辐射通量 称为单色辐射通量，记为Φe,。
光通量——
光通量表示光源单位时间内向周围空间辐射出去的并使人眼产生光感的能量， 用符号Φ表示，单位为lm(流明）。
—空间分布 立体角Ω——
半径为 r 的球体。球面上某块面积 A 对 球心形成的角称为立体角，以 Ω 表示。单 位是Sr（球面度）。
Ω = A /r2 当 A=r2 时，它在球心处所成的立体角 为1sr。