第八章 建筑光学基本知识
《建筑光学》PPT课件38页PPT文档
扩散反射和透射
均匀扩散材料 均匀扩散反射材料有氧化镁、石膏等。但大部分无光泽、粗糙的
建筑材料，如粉刷、砖墙等都可以近似地看成这一类材料。 均匀扩散透射材料有乳白玻璃和半透明塑料等，透过它看不见光
源形象或外界景物，只能看见材料的本色和亮度上的变化，常将 它用于灯罩、发光顶棚，以降低光源的亮度。用矢量表示的亮度 和发光强度分布见图；实线为亮度分布，虚线为发光强度分布。
均匀扩散材料表面的亮度公式计算： 反射材料 透射材料
朗伯余弦定理
定向扩散材料
某些材料同时具有定向和扩散两种性质。它在定向反射(透射)方 向，具有最大的亮度，而在其他方向也有一定亮度。这种材料的 亮度和发光强度分布见图。图中实线表示亮度分布，虚线表示发 光强度分布。这种材料如：有光滑的纸、较粗糙的金属表面、油 漆表面等。
环境。 人们依靠不同的感觉器官从外界获得各种信息，其中约
有80%来自光和视觉。 建筑师的任务之一，就是要为人们创造优良的光环境。
光环境设计
光环境设计要运用很多学科的基础理论，如建筑学、物理学、美学、生理学、心 理学、人工工效等等，它既是科学，又是艺术，同时又受经济和能源的制约。
光环境设计主要包括： （1）天然光环境设计 充分利用昼光照明和渲染气氛，不仅可以获得较高的视觉功效，节约能源和费用，也
发Байду номын сангаас强度和照度的关系
具有相同的立体角 光通量相同 A1：A2：A3=1：4：9
以一个点光源为例，寻找发 光强度和照度的关系
推广到一般情况 ：
与
联立
——距离平方反比定律
例题
如图所示，在距离桌面2米处挂 一只40w白炽灯，设在白炽灯
【解可】得：1、由2两点E处的rI2照co度s分式别
建筑光学基本知识
3）研究方法
在不同色温的CIE标准光源照明条件下，以及实际天空亮度 类型条件下对建筑饰面材料样品进行光反射性能实验，研究 材料样品的光谱及色度数据，进行色差评价，确定在城市（ 建筑）色彩照明观测条件下的科学观测方法。
4）技术路线
通过建筑饰面材料样品的光反射特性实验及分析，结合已取 得的建筑色彩研究成果，确定适合于建筑色彩的照明观测方 案，提出定量控制建筑色彩的技术手段与研究方法。
③光泽度决定着建筑外饰面材料的亮度和色度反射特性，影响建 筑色彩的视觉效果。
④反射比决定着建筑外饰面材料的整体亮度大小。
长线上，并与实验材料样品表面垂直。连接直流稳压电源，打开平行光管 光源，预热半小时以上，待光源充分点亮并稳定后进行测量。
②按照 CIE 标准照明/观测条件，调整上层度盘，将入射角度设定为 0°， 观测角范围在－80°～80°之间（当观测角度处于入射角度异侧时为负， 当观测角度处于入射角度同侧时为正），每间隔 10°进行测试，在特殊角 度（-45°、45°）也进行测试。当入射/观测角度为 0/0°和 45/45°时， 平行光管会遮挡测试仪器导致无法测量，这时将测试角度左右各偏离 3° ，将其平均值作为测试数据。在各观测角度用 PR-650 测量实验材料样品的 亮度和色度数据。
9）研究过程
（1）理论准备：外饰面材料对建筑立面色彩起着决定性作用， 同一条件下不同外饰面材料的建筑呈现的色彩效果是不同的。 建筑外饰面材料色彩是一种实物色彩，它会受到入射/观测角度、 材料表面的材质类型、光泽度和反射比等方面的影响，其色彩 特性可用材料的光反射特性来描述。现代建筑外饰面材料种类 越来越多，不同种类的外饰面材料具有不同的光学特性。
1）研究目标 • 确定更科学的建筑色彩的定量控制方法，对不同光反射特
建筑物理光学
建筑物理光学光学一、光学基本知识1、可见光的波长范围2、光谱光是效率的概念3、视度及其影响因素（眩光概念、产生原因、解决方式）4、光通量、发光强度、照度、亮度的概念，单位，计算公式5、照度与发光强度，照度与亮度之间的关系（距离平方反比定律和立体角投影定律）1、可见光的本质是一种电磁波，波长在380～780nm之间2、光谱光是效率：在特定光度条件下，获得相同视觉感觉时，两个单色辐射通量之比vλ=?m ?vλ<1m：视觉感觉最大的单色光的辐射能量3、视度及其影响因素视度：看清物体的程度影响因素①亮度：物体越亮看的越清楚，但不能超出适应范围（10?5asb～16sb）②物体尺寸：大而近的物体才能看清楚③对比：观看对象与背景之间亮度差异，差异越大，视度越高④识别时间：物体越亮，识别时间越短⑤眩光⑥光污染眩光概念：眩光就是在视野中由于亮度的分布或亮度范围不适宜，或存在着极端的对比，以致引起不舒服感觉或降低观察细部或目标能力的视觉现象。
产生原因：①直接眩光：直接眩光是由视野中，特别是在靠近视线方向存在的发光体所产生的眩光②反射炫光：反射眩光是由视野中的反射所引起的眩光，特别是在靠近视线方向看见反射像所产生的眩光。
解决方式：直接眩光①限制光源亮度②增加眩光源的背景亮度，减少二者之间的亮度对比③减少形成眩光的光源视看面积④尽可能增大眩光源的仰角反射眩光①尽量使视觉作业的表面为无光泽表面，以减弱规则反射而形成的反射眩光②应使视觉作业避开或远离照明光源同人眼形成的规则反射区域③使用发光表面积大、亮度低的光源④使引起规则反射的光源形成的照度在总照度中所占比例减小，从而减少反射炫光的影响4、光通量、发光强度、照度、亮度光通量：人眼对光的感觉量为基准的光的能量单位发光强度：光通量的空间密度分布照度：对于被照面而言，常用落在其单位面积上的光通量多少来衡量它被照射的程度，它表示被照面上的光通量密度亮度：单位投影面积上的发光强度5、照度与发光强度，照度与亮度之间的关系E=Icosαr2α：射束截面法线与射束方向间的夹角距离平方反比定律：某表面的照度与电光源在这方向的发光强度（和入射角的余弦）成正比，与它到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，即距离平方反比定律。
建筑物理—建筑光学第七、八章
、但不一定降低视觉对象可见度的眩光称为不舒适眩光。
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7.4 可见度及其影响因素
对于室内光环境来说，只要将不舒适眩光控制在允许的限度范 围内，失能眩光一般也就消除了。
1 建筑热工学 2 建筑光学 3 建筑声学
从形成眩光的过程，可分为：直接眩光和反射眩光。
由视野中的高亮度的或未曾遮蔽的光源所产生的，称为直接眩光；
3）颜色混合 在色度学中，将红、绿、蓝三色称为加法色的三原色。而将它 们的补色，即青色、品红色、黄色称为三个减法原色。
1 建筑热工学 2 建筑光学 3 建筑声学
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7.5 颜色
7.5.2 光源的色温和相关色温—反映光源光色 当某一种光源（热辐射光源）的色品与某一温度下全辐射体（ 黑体）的色品完全相同时，黑体体的温度称为该光源的色温度，简 称为色温。 把某一种光源的色品与某一温度系的黑体的色品最接近的黑体 温度称为相关色温。 7.5.3 光源的显色性—反映光源质量 光源的显色性是指与参考标准光源相比较时，光源显现物体颜 色的特性。光源的显色性主要取决于光源辐射通量的光谱分布。一 般人工照明光源的一般显色性通常用一般显色指数（Ra）来表示。 一般显示色指数的最大值为100。
•
•
• •
7.3 材料的光学性质
7.4 可见度及其影响因素 7.5 颜色
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第 7 章 建筑光学基本知识
光环境是由光和颜色在室内建立的同房间形状有关的生 理和心理环境。良好的光环境是保证人们进行正常工作、学 习和生活的必要条件。空间是建筑的实质，而光是建筑空间 的灵魂。 现代著名建筑大师柯布西耶说：“建筑是对阳光下的各 种体量的精确的、正确的、卓越的处理”。英国著名建筑师 罗杰斯说:“建筑是捕捉光的容器，就如同乐器如何捕捉音乐 一样，光需要可使其展示的建筑。”路易· 康说：“设计空间 就是设计光亮”
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。
《建筑光学》课件
人性化设计与智能化控制
人性化计
建筑光学的人性化设计强调满足人的生理和心理需求，提供舒适的光环境。通过研究人的视觉特性、 心理感受等因素，设计出适应不同场景和人群的光环境，提高人们的生活质量。
智能化控制
智能化控制技术的应用使得建筑光学更加便捷和高效。通过智能传感器、控制器等设备，实现对光环 境的实时监测和控制，根据不同需求进行自动调节，提高建筑的智能化水平。
06
建筑光学发展趋势与展望
新技术与新材料的应用
新技术
随着科技的发展，建筑光学领域涌现出许多新技术，如LED照明、光导管技术、全息投 影等。这些新技术的应用为建筑光学带来了新的可能性，为设计师提供了更多的创意空
间。
新材料
新型材料如光敏材料、光导纤维等在建筑光学中的应用越来越广泛。这些新材料具有优 良的光学性能和机械性能，能够满足各种特殊需求，为建筑光学设计提供了更多选择。
建筑光学在建筑中的作用
01
02
03
提供照明
为室内外空间提供足够的 光照，满足人们生活和工 作需求。
营造氛围
通过光的运用，营造出不 同的空间氛围，增强建筑 的表达力。
节能环保
合理利用自然光，减少人 工照明和能源消耗，降低 环境污染。
建筑光学的发展历程
古代
人类在建筑实践中逐步认 识到光的重要性，开始有 意识地利用自然光和火光 。
光源类型
介绍不同类型的光源，如白炽灯、荧光灯、LED等，比较它们的 性能特点和使用场合。
灯具分类
根据使用场合和照明需求，将灯具分为不同的类型，如室内照明灯 具、室外照明灯具、装饰照明灯具等。
灯具选择
根据照明需求和预算，选择合适的灯具，考虑灯具的效率、光束角 、色温、显色指数等因素。
《建筑光学基础知识》课件
吸光材料
总结词
吸光材料是指能够吸收光线的材料， 具有良好的遮光性能。
详细描述
吸光材料在建筑中可用于制造黑板、 窗帘等，能够有效地吸收和遮挡光线 ，创造私密或安静的室内环境。常见 的吸光材料有黑色玻璃、布料等。
04
建筑光学应用
天然采光
采光原则
利用自然光，优化建筑布局，提 高室内光照度，降低能耗。
视觉舒适度与健康
视觉舒适度
保证适当的照度和色温，避免眩光和阴影，提高 视觉舒适度。
视觉健康
合理控制屏幕亮度、对比度和色温，减轻眼睛疲 劳，保护视觉健康。
环境影响
研究建筑光学对人类生活和工作的影响，提出相 应的改善措施。
05
建筑光学发展与未来
建筑光学的发展历程
古代建筑光学
古代建筑中利用自然光和火光，如窗户和火把，为室内提供照明 。
总结词
透光材料是指能够让光线通过的材料，具有良好的透明性。
详细描述
透光材料在建筑中广泛应用于窗户、玻璃幕墙、采光顶等， 能够提供良好的采光效果，同时还能创造富有层次感的视觉 效果。常见的透光材料有玻璃、透明塑料等。
反射材料
总结词
反射材料是指能够将光线反射回去的 材料，具有良好的反光性能。
详细描述
反射材料在建筑中可用于制造镜子、 光泽表面等，能够有效地利用和调整 光线的方向，提高室内的照明效果。 常见的反射材料有镜面玻璃、金属等 。
掌握光的度量方法和常用单位
详细描述
解释光通量、照度、亮度和发光强度的概念及相互关系，介绍国际单位制中的 光度量单位，如流明、勒克斯等。
光的色与色温
总结词
了解光的颜色和色温对环境的影响
详细描述
阐述光谱、色相、饱和度和明度的概念，解释色温与光源颜色之间的关系及其在 建筑中的应用。
建筑物理总结光学部分
建筑物理总结光学部分建筑光学1. 可见光的波长为380-780nm 。
2. 在明亮的环境中，⼈眼对波长为555nm 的黄绿⾊光最敏感3. 在较暗的环境中，⼈眼对波长为507nm 的蓝绿⾊光最敏感4. 光通量Φ：光源发出光的总量，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）。
单位：光⽡或流明（Lm ），1光⽡=683流明。
1光⽡等于辐射通量为1W ，波长555nm 的黄绿光所产⽣的光感觉量。
100W ⽩炽灯发1250lm 的光通量，40W 荧光灯发2200lm 的光通量。
6. 光强I ：光源光通量在空间的分布密度。
ΩΦ=d d I α。
单位坎德拉cd ；光通量⼀定，光通量所分布的⽴体⾓不变，光强与测光点的距离⽆关。
7. 照度E ：单位⾯积被照表⾯接受的光通量A E /Φ=。
单位Lx ；英制单位f c =10.76L x 。
i rI E cos 2α= 8. 照度标准值按0.5、1、3、5、10、15、20、30、50、75、100、150、200、…、5000Lx 分21级。
9. 亮度L ：光源或被照⾯的明亮程度。
单位是cd/m 2（nt ）、asb 、sb 。
1 asb=1/πcd/m 2；1 sb=104 cd/m 2。
ααcos /A I L =；πτ/E L =。
10. 太阳亮度20万sb ；⽆云蓝天亮度0.2~2.0sb(2000~20000cd/m 2)；荧光灯表⾯亮度0.8~0.9sb ；⽩炽灯亮度约0.15sb 。
11. 光谱光效应函数：描述⼈眼对不同波长单⾊光的视亮度感受性的差异。
12. 明视觉光谱光效应函数：将黄绿光555nm 的感觉量定为1，其余波长光的感觉量都⼩于1。
13. 双眼平视前⽅，眼球不动时，⼈眼的视野范围为⽔平180°，垂直向上为60°，向下为70°。
14. 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“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°视觉环境的清晰度较好，看起来⽐较清楚。
建筑光学技术
建筑光学技术建筑光学技术是一种集建筑设计与光学原理于一体的新兴技术，通过科学的光学布局和设计，将光线合理引导和利用，实现建筑内部光线的均匀分布和优化利用，从而达到更好的采光、节能和舒适性效果。
本文将从建筑光学技术的原理、应用和未来发展等方面进行探讨。
一、建筑光学技术的原理建筑光学技术的原理主要包括两个方面，一是天然光线的利用，二是人工光源的设计。
在建筑设计中，通过合理设计建筑的朝向、开窗位置和形式等，使得自然光线能够最大程度地进入建筑内部，减少或避免使用人工光源。
同时，对于需要借助人工光源的部分，利用光学原理设计透光材料、灯具布置等，将光线引导至需要照亮的区域，实现光线的合理利用和传递。
二、建筑光学技术的应用建筑光学技术在实际建筑设计和施工中已经得到广泛应用。
在住宅建筑中，通过合理设计采光窗和光线引导装置，实现室内的采光均匀分布，提高住户的居住舒适度。
在商业建筑中，通过灯光设计和天窗设置，营造出良好的商业氛围和视觉效果，吸引顾客并提升消费体验。
在办公建筑中，通过优化采光设计和照明布局，提高工作人员的工作效率和工作环境舒适度。
三、建筑光学技术的未来发展随着节能环保意识的提高和建筑科技的不断发展，建筑光学技术将在未来得到更广泛的应用和推广。
未来建筑光学技术将更加注重光线的精准控制和利用，通过智能化系统实现光线的自动调节和节能管理，提高建筑能耗的效率和节约。
同时，建筑光学技术还将结合新材料和新技术的应用，打造出更具创新性和艺术性的光学建筑，为人们创造更舒适、环保的建筑环境。
总结：建筑光学技术作为建筑设计和光学原理的结合，不仅为建筑设计带来了新的理念和方法，同时也为人们的生活和工作环境提供了更好的采光、节能和舒适性体验。
在未来，随着科技的不断进步和人们对建筑环境的需求不断提升，建筑光学技术将继续发挥着重要的作用，为建筑行业的发展带来新的机遇和挑战。
建筑光学基本知识
点光源发光强度与照度的关系
例1：如图所示，在桌面上方2m处挂一带搪瓷伞 罩的40W白炽灯，求灯下桌面点1处照度E1， 及点2处照度E2值。
亮度
定义: 发光体在视线方向单位面积上的发光强度
计算公式: 由于一个发光体在视网膜上成像所形成的视感 觉与视网膜上物像的照度成正比，物像的照度越大，我们感 觉越亮；而该物像的照度与发光体在视线方向的投影面积成 反比，与发光体在视线方向的发光强度成正比，故有： Lą=Ią／(Scosą) 式中 Lą—发光体沿ą方向的表面亮度（cd/m2)； Ią—发光体沿ą方向的发光强度（cd)； Scosą —发光体在视线方向上的投影面（m2)； 在所有的光度量中，亮度是唯一直接引起眼睛视感觉的 量。
例2：已知水银灯发出各种波长单色光的辐射通量值，试计算其光 通量。
波长λ （nm) 365 406 436 546 578 691 合计
单色辐射通量Pλ ,W 2.2 4.0 8.4 11.5 12.8 0.9 39.8
光谱光效率Vλ ---
0.0007 0.018 0.948 0.889 0.0076
视觉状况 明视觉
起作用的细胞 锥状细胞
最大视觉 响应光谱
555nm
特点 能够辨认很小的细节，并且有颜色感觉
中介视觉
杆状细胞
暗视觉 锥状细胞、杆状细 胞共同作用
507nm
1、察觉物体中心凹的部分与察觉边缘一样容易 2、开始感觉到颜色 3、不同颜色的相对明亮度发生变化，尤其是红 色比蓝色更强
1、只有明暗感觉而无颜色感觉 2、用视觉中心观察物体时不如眼角观察时清楚
E=LąS1cosącosθ ／r2
例1：已知某客厅的面积为4.4mX5.6m=24.64m2，该厅天花高为 2.6m，正中装有表面积为1mX1.5m=1.5m2、亮度为 1X103cd/m2的槽灯，试求槽灯的正下方及四个墙角处的照 度。
建筑光学8
符号： 单位：勒克斯（ 符号：E ，单位：勒克斯（lx ）， 阴天中午室外照度为8000～200001x； ～ 阴天中午室外照度为 ； 晴天中午在阳光下的室外照度可高达 80000～120000lx。 ～ 。
发光强度和照度的关系
以一个点光源为例， 以一个点光源为例，寻找发 光强度和照度的关系 推广到一般情况 ：
可得1、 两点处的照度分别 可得 、2两点处的照度分别
Iα E = 2 cos α 式 r
Iα 30 cos α = 2 cos 0 = 7.5 r2 2 I 25 E2 = α cos α = 2 cos 26.5 = 5.4lx 2 r 2 +1 E1 =
亮度
发光(或反光 物体表面沿视线 发光 或反光)物体表面沿视线 或反光 方向单位投影面上的发光强 度。
立体角的概念
Ω =S/r2 sr
发光圆球 发光圆盘
Ω
=4∏ =4
Ω =∏
发光强度
单位立体角内的光通量叫发光强度。 单位立体角内的光通量叫发光强度。 或 发光强度的符号 ，α表示发光强度与方向有关
发光强度单位： 发光强度单位：坎德拉 （cd）， ），
照度
对于被照面而言，单位面积上的光通量叫照度， 对于被照面而言，单位面积上的光通量叫照度，用来 衡量它被照射的程度。 衡量它被照射的程度。
眼睛的构造与视觉过程
人的视觉感觉只能通过眼睛来完 成。眼睛的构造和照相机相 似 瞳孔——照相机的光圈 照相机的光圈 瞳孔 水晶体——照相机的透镜 水晶体——照相机的透镜 视网膜——照相机的胶卷 照相机的胶卷 视网膜 感光细胞
眼睛的视觉特点
视野范围(视场 视野范围 视场) 视场 明视觉、 明视觉、暗视觉 颜色感觉 光谱光视效率
建筑光学第八章
2020/2/10孙凤明
35
建筑光环境
图8—7
控制侧窗眩光的细部处理
a----窗台做成斜面；b----高反射率的顶棚，并且利用室外反射提高顶棚亮度，减小 对比；c----用半透明百叶减小高天空亮度区（2），同时仍然可以看出（1）；d---利用人工照明照亮窗周围的墙面，以减小对比，减弱眩光。
2020/2/10孙凤明
47
建筑光环境
二、天窗
1、矩形天窗
在单层工业厂房中，矩形天窗应用很普 遍。图8－11a是矩形天窗的透视简图， 它实质上相当于提高位置的成对高侧窗。
在各类天窗中，它的采光效率（进光量
与窗洞面积的比）最低，但眩光小，便
于组织自然通风。
2020/2/10孙凤明
48
建筑光环境
图8－11 矩形天窗 a---矩形天窗；b---横向矩形天窗
2020/2/10孙凤明
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建筑光环境
图8－6 光气候分区
2020/2/10孙凤明
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建筑光环境
各区具体的采光系数标准值，为采 光标准各表所列采光系数标准值乘上各 区的光气候系数。
表8－3 光气候系数
光气候区 Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ
K值 0.85 0.90 1.00 1.10 1.20
室外临界照 度值（lx）
角为42o处的天空亮度（以asb为单位） ，
即：
E地(lx)＝L42(asb)
2020/2/10孙凤明
13
建筑光环境
再由立体角投影定律可以导出天顶亮度与 地面照度在数量上的关系为：
E地(lx)
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物体色的颜色光的减法混合（青色、品红、黄色） 颜色定量
CIE1931标准色度系统
在色品图8-32上，光谱轨迹上光谱色彩度最高；一种颜色的坐标点距光谱轨迹愈近，它
的彩度愈高，颜色愈纯；如距E点（白点）愈近，则彩度愈低，颜色愈淡。
CIE1931色品图准确地表示了颜色视觉的基本规律和颜色混合的一般规律，故也可以称
光源显色性指的是与参考标准光源相比较时，光源显现物体颜色的特性。 光源的显色性采用显色指数来度量，并用一般显色指数（符号Ra）和特殊显色指数（符 号Ri）表示。光源对某一选定的标准颜色样品的显色指数称为特殊显色指数，而光源对 CIE规定的8种颜色的特殊显色指数的平均值则称为一般显色指数。
避免眩光
眩光就是在视野中由于亮度的分布或范围不适宜，或在空间或时间上存在着极端的亮度
对比，以致引起不舒适和降低物体可见度的视觉条件。 根据眩光对视觉的影响程度分为
失能眩光 降低视觉功效和可见度的眩光称为失能眩光。 不舒适眩光
从形成眩光的过程分为
反射眩光
反射眩光是由视野中的光泽表面的反射所产生的。反射眩光往往难以避开，故
为“物理亮度（或称亮度）”，后者称为“表观亮度（或称明亮度）”。
照度和亮度的关系
这就是常用的立体角投影定律，它表示某一亮度为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。这一定律表明:某一发光表面在被照面上形成的照度，仅和发光表面的亮度及具在被 照面上形成的立体角投影有关。 例题
色温度，简称为光源的色温，并用符号Tc表示，单位是绝对温度（K）。 通常把某一种光源的色品与某一温度的黑体的色品最接近时的黑体温度称为相关色温，
以符号T表示。凡色品坐标点位于黑体轨迹附近，都可以自该色品坐标点起，沿着与最 接近的等温线相平行的方向作一直线，此直线与黑体轨迹相交点指示的温度就是该光源 的相关色温。 光源的显色性
处，即在黄绿光部位最亮，越趋向光谱两端的光显得越暗。V'（λ）曲线表示 暗视觉时的光谱光视效率，它与V（λ）相比，整个曲线向短波方向推移，长 波端的能见范围缩小，短波端的能见范围略有扩大。这种在不同光亮条件下人
眼感受性不同的现象称为“普尔钦效应（Purkinje effect）”。在设计室内颜
色装饰时，根据装饰物色彩所处环境的明暗可能变化程度，充分考虑到上述效 应，选择相应的亮度和色彩对比，从而达到预期的视觉效果。 基本光学单位及应用 光通量
觉。在一定条件下，亮度×时间＝常数（邦森-罗斯科定律），也就是说，呈现时间越
少，越需要更高的亮度才能引起视感觉。物体愈亮，察觉它的时间就愈短。 当人们从明亮环境走到黑暗处（或相反），这时，就会产生一个原来看得清，突然变成
看不清，经过一段时间才由看不清东西到逐渐又看得清的变化过程，这叫做“适应”。 从暗到明的适应时间短，称“明适应”。
均匀扩散材料
定向扩散材料 视度及其影响因素
视度
看物体的清楚程度称为视度
影响因素 亮度
物件尺寸
物体尺寸，眼睛至物件的距离均影响人们观看物件的视度。对大而近的物件看得清楚，
反之则视度下降。物件尺寸d、眼睛至物件的距离l形成视角a，其关系如上。物件尺寸d
是指需要辨别的尺寸。 对比
识别时间 眼睛观看物体时，只有当该物体发出足够的光能，形成一定的刺激，才能产生视觉感
彩度(曾称为饱和度）
彩度是用距离等明度无彩点的视知觉特性来表示物体表面颜色的浓淡，并给于
分度，简而言之，彩度指的是彩色的纯洁性。 颜色混合
色度学是研究人的颜色视觉规律、颜色测量的理论与技术的科学。
光源色的颜色光的加法混合（红、绿、蓝） 表观颜色相同的色光，不管它们的光谱组成是否一样，颜色相加混合中具有相同的 效果。如果颜色A＝颜色B，颜色C＝颜色D，那么只要在颜色光不耀眼的很大范围 内有： 颜色A＋颜色C＝颜色B＋颜色D 上式称为颜色混合的加法定律，常称为格拉斯曼定律（代替律），这是2º视场色度 学的基础。
材料的光学性质
反射、吸收和透射光通量与入射光通量之比，分别称为光反射比（曾称为反光系数）ρ、光吸收 比（曾称为吸收系数）α和光透射比（曾称为透光系数）τ
定向反射和透射
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。 光线射到透明材料上则产生定向透射。
扩散反射和透射
半透明材料使入射光线发生扩散透射，表面粗糙的不透明材料使入射光线发生扩散反射。
直接眩光
直接眩光是由视野中的高亮度的或未曾充分遮蔽的光源所产生的。
直接眩光可用下述措施使其减轻或消除: （1）限制光源亮度。 （2）增加眩光源的背景亮度，减少两者之间的亮度对比。 （3）减小形成眩光的光源视看面积，即减小眩光源对观测者眼睛形成的立体 角。 （4）尽可能增大眩光源的仰角。
颜色
颜色是光作用于人眼引起的除形象以外的视觉特性。
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（V（λ））曲线来表示。它表示获得相同视觉感觉时，波长入
m和波长入的单色光辐射通量的比。 普尔钦效应 因为在明、暗环境中分别是由锥体和杆体细胞起主要作用，所以明、暗视觉 具有不同的光谱光视效率曲线。如图8-4，这二条曲线代表等能光谱波长入的 单色辐射所引起的明亮感觉程度。明视觉曲线V（λ）的最大值在波长555mm
比直接眩光更为讨厌。 反射眩光可用下述方法使其减少至最小程度: （1）尽量使视觉作业的表面为无光泽表面，以减弱镜面反射而形成的反射眩 光; （2）应使视觉作业避开和远离照明光源同人眼形成的镜面反射区域； （3）使用发光表面面积大、亮度低的光源； （4）使引起镜面反射的光源形成的照度在总照度中所占比例减少，从而减少 反射眩光的影响。
为混色图。
孟赛尔表色系统
孟塞尔于1905年创立了采用颜色图册的表色系统，它就是用孟塞尔颜色立体模型（图833）所规定的色调、明度和彩度来表示物体色的表色系统。在孟塞尔颜色立体模型中，
每一部位均代表一个特定颜色，并给予一定的标号，称为孟塞尔标号。
任何一种物体色都可以用孟塞尔表色系统来标定，即先写出色调H，然后写明度值V，再 在斜线后面写出彩度C: HV/C＝色调明度/彩度 色差
色差ΔE就是以定量表示的色知觉差异，它表示色空间中两个颜色点之间的距离，并可用相应
的色差公式计算得。 光源的色温和显色性
光源的色温和相关色温
在不同温度下，对应的光色变化在CIE1931色品图上形成弧形轨迹，叫做黑体轨迹或称 为普朗克轨迹。
通常把某一种光源的色品与某一温度下的黑体的色品相同时黑体的温度称作为光源的颜
颜色颜色的基本特性
颜色形成 物体色
光被物体反射或透射后的颜色称为物体色。
表面色
通常把漫反射（均匀扩散反射）、不透明物体表面的颜色称为表面色。
颜色的分类和属性 无彩色
无彩色是指从白到黑的一系列中性灰色。
有彩色
有彩色是指除无彩色以外的各种颜色。
色调（色相）
色调是各彩色彼此相互区分的视感觉特性。
明度
明度是颜色相对明暗的视感觉特性。
光通量是指某一光源向四周空间发射出的总光能量
发光强度
光通量的空间密度，称为发光强度
照度
常用落在被照面单位面积上Байду номын сангаас光通量多少来衡量它被照射的程度，这就是常用的照度
发光强度和照度的关系
某表面的照度E与点光源在这方向的发光强度I成正比，与距光源的距离r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。
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，与发光体朝视线方向
的发光强度Iα成正比。我们把这一概念称为亮度 。
亮度反映了物体表面的物理特性；而我们主观所感受到的物体明亮程度，除了与物体表面亮 度有关外，还与我们所处环境的明暗程度有关。为了区别这两种不同的亮度概念常将前者称
锥体细胞起作用的视觉。明视觉能够辨认很小的细节，此时人眼具有颜色感觉，而
且对外界亮度变化的适应能力强。暗视觉是指在黑暗环境中（低于百分之几cd/m2
的亮度水平），主要由视网膜杆体细胞起作用的视觉。暗视觉只有明暗感觉而无颜 色感觉，也无法分辨物件的细节，对外部变化的适应能力低。 有颜色感觉 光谱光视效率
第八章 建筑光学基本知识
眼睛与视觉 瞳孔-光圈 水晶体-透镜 视网膜-胶卷 感官细胞 锥体细胞 杆体细胞 人的视觉活动的特点 视看范围有一定的局限性
人的头部不动时人眼的视看范围为:水平面180°；垂直面130°，上方为60°，下方
为70°。 形成明、暗视觉
明视觉是指在明亮环境中（低于几个cd/m2以上的亮度水平），主要由视网膜的