建筑光学基础知识
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? 计算公式：
设被照面无限小面积 dS 上所接受的光通量为 dF ，
则该点处的照度为： E ? dF dS
当光通量 F 均匀分布在被照面 S 上时，则此时
被照面的照度为：E ? F S
? 单位：勒克斯 (l x)
1 lm 1 lx ?
1 m2
四、亮度：
? 物体在视线方向上的发光强度越大，投影面积越小，就 感到它越亮，即亮度越大。
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 300 视觉环境的清晰度也较好。
四、视力
? 视力：指任凭借 视觉器官辨认
目标或细节的敏锐程度。
在数量上，视觉敏锐度等于刚
能分辨的视角的倒数，即
1 V?
? min
? 视角 ：物体大小（或其中某细节的大小）对眼睛形成
放一光源，它向球表面 ABCD 所包围
面积 S 上发出 F 的lm光通量。面积 S
在球心形成的立体角为 ： ?
?
?
s r2
则这一方向的发光强度为：
I
?
F
?
? 发光强度的单位：坎德拉（Candela ），符号 cd。 立
体角的单位：球面度，符号 。sr
1 lm 1 cd ?
1 sr
三、照度：
? 照度：表示被照面上的光通量密度。
? ? F? F
? ? F? F
? ? F? F
?
F? ? F? ? F? ? ? ? ? ? ? ? 1
FFF
表13-1， 13-2列出 了常用建筑 材料的反光 系数和透射 系数，供采 光设计时参 考使用。
? 为作好采光和照明设计，还需了解光通量经介质 反射和透射后分布上的变化。
? 根据光通量分布变化的角度不同，反光和透光材 料均可分为两类：一类是定向的；一类是扩散的。 光线经定向类材料的反射和透射后，光分布的立 体角没有变；而光线经扩散类材料的反射和透射 后，入射光通量程度不同的分散在更大立体角范 围。
13-1 基本光度单位及应用
一、光通量 二、发光强度 三、照度 四、亮度
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）。用 F 表示，单位：光瓦，流明（ lm）。
?光谱光效应函数 V? ： 描 述人眼对不同波长单色光的视 亮度感受性的差异。如图131。
?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，如图中的实线； 暗视觉光谱光效应函数：以 的蓝绿光? =510nm 的感觉量 定为1，如图中虚线。
13-1 基本光度单位及应用 13-2 人眼的视觉特性 13-3 材料的光学性质
? 下载更多LED 资料
光的性质：
? 可见光：波长在 380~ 760nm 之间的电磁波辐射。 ? 不同波长的光在视觉上形成不同的颜色。 ? 多色光：一般光源发出的光往往是由不同波长的电
磁波组成，这样的光，称为多色光。 ? 单色光：波长单一的光，称为单色光。
的损失，称反射眩光。
13-3 材料的光学性质
一、定向反射和透射 二、扩散反射和透射
（一）均匀扩散材料 （二）定向扩散材料
? 光的反射、吸收和透射。如图1313。据能量守恒，F有? F? ? F? ? F? 反 射、吸收和透射光通量与入射光通
量之比，分别称为反光系数 、? 吸 收系数 和透?光系数 ，即 ?
? 光通量的计算公式： F? ? V? P?
波长为 ? 的辐射通量
若为多色光，则光通量为各单色光的总和。即：
? F? ? F?1 ? F?2 ? ???? (V?P?)
? 单位换算：
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。
光瓦单位太大，常用另一较小单位流明（ lm ）。
一、定向反射和透射 aa
的张角。如图13-9 。
较小时的近似式? ? arctg ?1 d
l
通常用“分”表示视角大小：
视角计算式
??d
l
?
?
180
?
?
60 ?
d l 眼分辨细节的能力主要是中心
视野的功能。医学上常用兰道
尔环或“ E ”型视标检验人的
视
力。如图13-10 。
? 视觉敏锐度随背景亮度、亮度对比、细节呈现时间、眼睛 的适应状况等因素而变化。
? 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；
? 二次光源发出不同强度、颜色的信号进入人眼瞳孔， 借助眼球调节，在视网膜上成像；
? 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。
二、亮度阈
? 亮度阈：指能够引起视觉感觉的亮度范围的上、 下限值。 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。
1光瓦 ? 683lm
二、发光强度：
? 发光强度：指光源所发出的光通量在空 间的分布密度。
? 不同光源发出的光通量在空间的分布往 往不同。
? 公式计算：当点光源在某一方向上的无
限小立体角 d? 内发出的光通量为 dF
时，则该方向上的发光强度为
I ? dF
d?
如图13-2，在一半径为 r 的球心 O 处
? 实验表明人眼能感觉到物体存在一个最低亮度 阈 10?9 sb ；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。
三、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 ： 单眼视野在垂直方向的角度
约 1300，水平方向约 1800； 双眼视野较小一些，约占总视野中的 1200范围。 视线周围 10 ? 50 内物体能在视网膜中心成像，清晰度
五、眩光
? 眩光：指亮度过高或亮度对 比过大的 刺眼光源。
? 不同位置的眩光对视力影响 程度不同。 如图13-11 。
? 眩光源的尺寸也影响刺激量的大小， 尺寸大的就刺眼一些。
? 直射眩光：直接被眼看到，引起视觉
功能损失的眩光；
反射眩光：
在一些光滑表面上，也可能看到眩光
源的反射形象，同样能引起视觉功能
? 亮度单位：熙提sb ， ? 太阳亮度20万sb ，蓝天0.2~2.0sb ，白炽灯灯丝亮度
300~500sb 。
13-2 人眼的视觉特性
一、视觉 二、亮度阈 三、视野 四、视力 五、眩光
一、视觉
? 视觉：指人眼通过对光的感受由大脑中产生的感觉。
? 视觉的形成过程： ? 光源（太阳或灯）发出光辐射；
设被照面无限小面积 dS 上所接受的光通量为 dF ，
则该点处的照度为： E ? dF dS
当光通量 F 均匀分布在被照面 S 上时，则此时
被照面的照度为：E ? F S
? 单位：勒克斯 (l x)
1 lm 1 lx ?
1 m2
四、亮度：
? 物体在视线方向上的发光强度越大，投影面积越小，就 感到它越亮，即亮度越大。
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 300 视觉环境的清晰度也较好。
四、视力
? 视力：指任凭借 视觉器官辨认
目标或细节的敏锐程度。
在数量上，视觉敏锐度等于刚
能分辨的视角的倒数，即
1 V?
? min
? 视角 ：物体大小（或其中某细节的大小）对眼睛形成
放一光源，它向球表面 ABCD 所包围
面积 S 上发出 F 的lm光通量。面积 S
在球心形成的立体角为 ： ?
?
?
s r2
则这一方向的发光强度为：
I
?
F
?
? 发光强度的单位：坎德拉（Candela ），符号 cd。 立
体角的单位：球面度，符号 。sr
1 lm 1 cd ?
1 sr
三、照度：
? 照度：表示被照面上的光通量密度。
? ? F? F
? ? F? F
? ? F? F
?
F? ? F? ? F? ? ? ? ? ? ? ? 1
FFF
表13-1， 13-2列出 了常用建筑 材料的反光 系数和透射 系数，供采 光设计时参 考使用。
? 为作好采光和照明设计，还需了解光通量经介质 反射和透射后分布上的变化。
? 根据光通量分布变化的角度不同，反光和透光材 料均可分为两类：一类是定向的；一类是扩散的。 光线经定向类材料的反射和透射后，光分布的立 体角没有变；而光线经扩散类材料的反射和透射 后，入射光通量程度不同的分散在更大立体角范 围。
13-1 基本光度单位及应用
一、光通量 二、发光强度 三、照度 四、亮度
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）。用 F 表示，单位：光瓦，流明（ lm）。
?光谱光效应函数 V? ： 描 述人眼对不同波长单色光的视 亮度感受性的差异。如图131。
?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，如图中的实线； 暗视觉光谱光效应函数：以 的蓝绿光? =510nm 的感觉量 定为1，如图中虚线。
13-1 基本光度单位及应用 13-2 人眼的视觉特性 13-3 材料的光学性质
? 下载更多LED 资料
光的性质：
? 可见光：波长在 380~ 760nm 之间的电磁波辐射。 ? 不同波长的光在视觉上形成不同的颜色。 ? 多色光：一般光源发出的光往往是由不同波长的电
磁波组成，这样的光，称为多色光。 ? 单色光：波长单一的光，称为单色光。
的损失，称反射眩光。
13-3 材料的光学性质
一、定向反射和透射 二、扩散反射和透射
（一）均匀扩散材料 （二）定向扩散材料
? 光的反射、吸收和透射。如图1313。据能量守恒，F有? F? ? F? ? F? 反 射、吸收和透射光通量与入射光通
量之比，分别称为反光系数 、? 吸 收系数 和透?光系数 ，即 ?
? 光通量的计算公式： F? ? V? P?
波长为 ? 的辐射通量
若为多色光，则光通量为各单色光的总和。即：
? F? ? F?1 ? F?2 ? ???? (V?P?)
? 单位换算：
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。
光瓦单位太大，常用另一较小单位流明（ lm ）。
一、定向反射和透射 aa
的张角。如图13-9 。
较小时的近似式? ? arctg ?1 d
l
通常用“分”表示视角大小：
视角计算式
??d
l
?
?
180
?
?
60 ?
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视野的功能。医学上常用兰道
尔环或“ E ”型视标检验人的
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力。如图13-10 。
? 视觉敏锐度随背景亮度、亮度对比、细节呈现时间、眼睛 的适应状况等因素而变化。
? 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；
? 二次光源发出不同强度、颜色的信号进入人眼瞳孔， 借助眼球调节，在视网膜上成像；
? 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。
二、亮度阈
? 亮度阈：指能够引起视觉感觉的亮度范围的上、 下限值。 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。
1光瓦 ? 683lm
二、发光强度：
? 发光强度：指光源所发出的光通量在空 间的分布密度。
? 不同光源发出的光通量在空间的分布往 往不同。
? 公式计算：当点光源在某一方向上的无
限小立体角 d? 内发出的光通量为 dF
时，则该方向上的发光强度为
I ? dF
d?
如图13-2，在一半径为 r 的球心 O 处
? 实验表明人眼能感觉到物体存在一个最低亮度 阈 10?9 sb ；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。
三、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 ： 单眼视野在垂直方向的角度
约 1300，水平方向约 1800； 双眼视野较小一些，约占总视野中的 1200范围。 视线周围 10 ? 50 内物体能在视网膜中心成像，清晰度
五、眩光
? 眩光：指亮度过高或亮度对 比过大的 刺眼光源。
? 不同位置的眩光对视力影响 程度不同。 如图13-11 。
? 眩光源的尺寸也影响刺激量的大小， 尺寸大的就刺眼一些。
? 直射眩光：直接被眼看到，引起视觉
功能损失的眩光；
反射眩光：
在一些光滑表面上，也可能看到眩光
源的反射形象，同样能引起视觉功能
? 亮度单位：熙提sb ， ? 太阳亮度20万sb ，蓝天0.2~2.0sb ，白炽灯灯丝亮度
300~500sb 。
13-2 人眼的视觉特性
一、视觉 二、亮度阈 三、视野 四、视力 五、眩光
一、视觉
? 视觉：指人眼通过对光的感受由大脑中产生的感觉。
? 视觉的形成过程： ? 光源（太阳或灯）发出光辐射；