建筑光学基础知识(完整)
建筑物理光学
![建筑物理光学](https://img.taocdn.com/s3/m/de01e42ac4da50e2524de518964bcf84b9d52ddd.png)
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。
建筑光环境1光学基本知识
![建筑光环境1光学基本知识](https://img.taocdn.com/s3/m/dc37f9f9b7360b4c2f3f64ad.png)
• 眩光就是通常所说的“晃眼”,它会使人感 到刺眼,引起眼睛酸痛、流泪和视力降低, 甚至因明暗不能适应而丧失明视能力。
• 分类
– 失能眩光:如白天眼睛正视太阳、夜间眼睛正视 迎面而来的汽车灯光。
亮度反映该 发光体在人 眼视线方向 上单位面积 发出的发光 强度。
若光源照射 物体N,人看 N。
则照度反映 研究表面接 收到的发光 强度。
亮度反映人 眼感觉到的 研究表面反 射的发光强 度。
5.2 亮度表达式
由于物体表面亮度在各方向不一定相同,与 表面法线成角方向上的亮度(假设角方 向上射束截面A的发光强度 I 均相等时):
1.视角不变时,对比的不足,可增加照度来弥补。 2.目标愈小(视角愈小),需要的照度愈高。 3.天然光比人工光更有利于视度的提高。
4.识别时间
在一定条件下,亮度×时间=常数(邦森-罗斯科定律)
即呈现时间越少,越需要更高亮度才能引起视感觉。故识别移 动对象,时间短促而辨认困难时,照度标准需提高。
5.避免眩光
• 混合反射与透射材料—— 同时具有规则和扩散两种 性质
– 与入射角相同的反射角方向 上、与入射方向一致的透射 方向上有最大亮度,其它方 向也有一定亮度
– 例子:光滑的纸、较粗糙的 金属表面、油漆表面及磨砂 玻璃(注意与压花玻璃不同)
– 应用:办公桌表面材质
可见度及其影响因素
人眼辨认物体存在或形状的难易程 度称为可见度(视度) ,定量表示 人眼看物体的清楚程度
(3)视网膜:成像部位,光线经过瞳孔、水晶体在视网 膜上成像。相当于胶卷。视网膜上布满了感光细胞。
21建筑光学的基本知识
![21建筑光学的基本知识](https://img.taocdn.com/s3/m/540730d0856a561252d36f5c.png)
第2.1章 建筑光学的基本知识
■ 2.1.1 眼睛与视觉
§锥状细胞和杆状细胞
第2.1章 建筑光学的基本知识
■ 2.1.1 眼睛与视觉
§人眼的视觉特点
• 视野范围(视场)
◎水平180°,垂直130° (上60°,下70°)
◎中心视场(2°) ◎清晰区域(30°)
1200 1500
900
60°
600 300
1/4垂直照射到了一个3×0.7m的平面上。请计算:⑴由光源发出的总光通
量;⑵平面表面的照度。
解:⑴由发光强度公式得
Φ IΩ 100 4π 1256.64(lm)
⑵平面表面的照度为
E Φ 100π 149.6(lx) A 2.1
第2.1章 建筑光学的基本知识
■ 2.1.2 基本光度单位和应用
例:灯正下方1米: 40W白炽灯 30lx
40W荧光灯 200lx
晴天中午 8-12万lx
月夜 0.2lx
第2.1章 建筑光学的基本知识
■ 2.1.2 基本光度单位和应用
§基本光度单位 • 照度(illuminance ,E )
照度可以直接相加,即
E Ei
i
【例题】一个小型光源的平均发光强度为100cd,从光源发出的总光通量的
Ω=A/R2
◎单位:sr(球面度) ◎1sr=面积等于R2的球表面对球心
所张开的立体角 ◎整个空间对某点所张的立体角为4。
A
B
r OΩ A
D
C
第2.1章 建筑光学的基本知识
■ 2.1.2 基本光度单位和应用
§基本光度单位 • 发光强度(Luminous Intensity,I )
建筑物理-光学
![建筑物理-光学](https://img.taocdn.com/s3/m/4f2144c00066f5335b8121ed.png)
建筑物理
BUILDING PHYSICS
2.1章 建筑光学基本知
识
二、基本光度单位
C. 照度
定义:被照面(工作面)上单位面积的光通量,其实质为光通量密 度,用E表示。 单位为勒克斯,符号lx,表示1流明的光通量均匀分布在1平方米的 被照面上,1lx=1lm/1㎡
·基本光度单位
E A
·40W白炽灯下1m处的照度约为30lx; 加一搪瓷伞形罩后增加到73lx;
波长不同,光色也不同。 波长> 780nm:红外光,有很好的热效应; 波长<380nm:紫外光,有极强的杀菌消毒能力。
电磁波分类:
0.8-600μm:红外线,产生热效应 0.4-4μm:热射线,热效应显著
建筑物理
BUILDING PHYSICS
2.1章 建筑光学基本知
识
·眼睛与视觉
一、眼睛与视觉
识
·基本光度单位
建筑物理
BUILDING PHYSICS
2.1章 建筑光学基本知
识
二、基本光度单位
D. 亮度
·物理亮度与表观亮度
·基本光度单位
图中,三角形1和三角形2物理亮度相同,但看上去三角形1比2亮。亮度 反映了物体表面的物理特征,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。
建筑物理
BUILDING PHYSICS
2.1章 建筑光学基本知
识
· 发光强度与照度的关系
当入射角不等于0时,而是形成i角,则:点光源在表面法线与光线成 i角处形成的照度与它在α方向上的发光强度和入射角i的余弦成正比, 和它到被照面的距离平方成反比。
·基本光度单位
二、基本光度单位
建筑光学基本知识
![建筑光学基本知识](https://img.taocdn.com/s3/m/ab50e41c5bcfa1c7aa00b52acfc789eb172d9ed3.png)
01
假设在表面的一点处有面元dS(图中线AB),与dS的法线成θ 角方向的发光强度为dIθ ,则dS在这方向的正投影面积为dSCOSθ (图中线CD)。这时眼睛看到的dS上的亮度L为
2、光亮度和视亮度
02
(cd/m2)
式中的亮度称为光亮度(物理亮度),它是一个客观物理量。我们所感受到的物体明亮程度除了与物体表面亮度有关外,还与我们所处的环境的明暗程度有关,称为表观亮度。亮度的主观量,称为视亮度或主观亮度。它是一个心理量,没有量纲。因此光亮度和视亮度是有区别的。
(六)光视效能 眼睛在可见光的范围内眼睛对每一波长的感受性也不是均等的。眼睛对某一波长的光的敏感度称为光视效能。对波长为555nm的黄绿光,眼睛的感受性最高。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λm和λ的两个辐射通量之比,定义为波长λ的单色光的光谱光视效率(也称视见函数),以V(λ)表示。 λm选在最大比值等于1处,即λ=555nm处, V(λ) =l,其他波长的V(λ)均小于l。这就是明视觉光谱光视效率。在较暗的环境中(适应以λ=510nm的蓝绿光最为敏感.按照这种特定光环境条件确定的V(λ)函数称为暗视觉光谱光视效率。
为以P点为顶点的dS1所张的立体角
则S1在P点处产生的照度为:
进行积分后得到:
进行换算后得到:
表明发光面在受照面上产生的照度,仅与发光面的亮度及其在受照面上的立体角投影有关,而与发光面的面积的绝对值无关。S1和S1COSα的面积不同,但由于它们对受照面形成的立体角投影相同,因此只要它们的亮度也相同,它们对S2形成的照度就会一致。
第二节 光度量 光环境的设计与评价离不开定量的分析和说明,这就需要借助于一系列的物理度量来描述光源与光环境的特征。常用的光度量有光通量、照度、发光强度和亮度。 一、光通量 Φ 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—定义,光通量可以由辐射通量及V(λ)函数导出:
建筑光学基本知识点总结
![建筑光学基本知识点总结](https://img.taocdn.com/s3/m/27768579c381e53a580216fc700abb68a982addd.png)
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](https://img.taocdn.com/s3/m/e91cf09c6529647d27285228.png)
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。
建筑光学基本知识
![建筑光学基本知识](https://img.taocdn.com/s3/m/98b1ebd7f8c75fbfc77db2e2.png)
第七章 建筑光学基本知识第一节眼睛与视觉1、光环境: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。
2、光是以电磁波形式传播的辐射能。
波长在380nm至780nm:为可见光。
波长短于380nm:紫外线、x射线、γ射线、宇宙线;长于780nm:红外线、无线电波等等。
3、视网膜上布满了感光细胞:锥状、杆状感光细胞。
在中央窝处几乎没有杆状细胞,自中央窝向外,其密度迅速增加,在离中央窝20附近密度达到最大,然后又逐渐减少。
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。
4、视觉形成的过程:a光源发出光辐射;b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;c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;d 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。
5、视野:当头和眼睛不动时,人眼能察觉到的空间范围。
单眼视野在垂直方向的角度约130°,水平方向约180°;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。
《建筑光学基础知识》课件
![《建筑光学基础知识》课件](https://img.taocdn.com/s3/m/3ba83002ce84b9d528ea81c758f5f61fb73628ab.png)
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。
建筑光学的基本知识
![建筑光学的基本知识](https://img.taocdn.com/s3/m/39d747fa551810a6f52486ec.png)
【例3-3】 如右图所示,在桌子上方2m 处挂一40W白炽灯,求灯下桌面上点1 处照度E1,及点2处照度E2值(设辐射 角α 在0°~45°内该白炽灯的发光强 度均为30cd)。
【解】因为I0~45=30cd,所以
I 30 E1 2 cos i 2 cos 0o 7.5lx R 2 I 30 E2 2 cos i 2 2 cos 26 o34 ' 5.4lx R 2 1
第一节、眼睛与视觉
一、人眼的构造
太阳、大气层、地球示意图
第一节、眼睛与视觉
一、人眼的构造 太阳光——经过大气层——射到地面; 地面上光辐射强度在500nm附近最大,人眼最敏感的 光的波长; 明视觉——明亮的环境下,如白天,555nm(黄绿光); 暗视觉——暗环境下,如晚上不开灯, 507nm(绿色光)。
方向的微元的投影面积 之比。 亮度的符号为L, 其计算公式为:
dI L dA cos
亮度概念
第二节、基本光度单位及应用
五、亮度 当角α方向上光束截面A的发光强度Iα均相等时,角α方向的 亮度为:
I L A cos
由于物体表面亮度在各个方向不一定相同,因此常在亮度符 号的右下角注明角度,它表示与表面法线成α角方向上的亮度。 亮度的常用单位为坎德拉每平方米(cd/m2),它等于1平米表 面上,沿法线方向(α=0º )发出 1 坎德拉的发光强度,即:
四、发光强度与照度的关系
I cos i E 2 R
Байду номын сангаас
余弦定律
当光垂直入射时,即i=0°时,某表面的照度E与点光源在
这方向的发光强度Iα 成正比,还与光源的距离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:
建筑物理-建筑光学
![建筑物理-建筑光学](https://img.taocdn.com/s3/m/678bc08367ec102de3bd898b.png)
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
23
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.
第七讲 建筑光学基本知识
![第七讲 建筑光学基本知识](https://img.taocdn.com/s3/m/a8df81dc04a1b0717fd5dd53.png)
第七章第一节建筑光学基本知识一.概述1.光环境光是一种电磁辐射能,人类的生活离不开光,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%来自视觉器官。
在生产、工作、学习场所,良好的光环境可以振奋人的精神,提高工作效率和产品质量,保障人身安全和视力健康;在娱乐、休息、公共活动场所,光环境的首要作用,在于创造舒适优雅、活泼生动,或庄重严肃的环境气氛,对人的情绪状态、心理感受产生积极的影响。
建筑师的任务之一,就是要为人们创造优良的光环境。
2.《建筑光学》主要内容:1.光环境与视觉2.光与颜色的基本概念3.空间光环境设计和光环境质量评价4.天然光环境(一)--昼光光源与采光5.天然光环境(二)--天然光环境设计6.人工光环境(一)--电光源与照明装置7.人工光环境(二)--人工光环境设计二.眼睛与视觉(一)眼睛的构造和视看过程1.瞳孔:虹膜中央的圆形孔,它可根据环境的明暗程度,自动调节其孔径,以控制进入眼球的光能数量。
2.水晶体:一扁球形的弹性透明体,它受睫状肌收缩或放松而改变形状和屈光度,使远近不同的外界景物都能在视网膜上形成清晰的影像。
3.视网膜:光线经过瞳孔、水晶体在视网膜上聚焦成清晰的影像。
4.感光细胞:分为锥状细胞和杆状细胞两种,它们处在视网膜最外层上,接受光刺激。
锥状细胞在明亮环境下对色觉和视觉敏锐度起决定作用,它能分辨出物体的细部和颜色,并对环境的明暗变化作出迅速的反应;杆状细胞在黑暗环境中对明暗感觉起决定作用,它虽能看到物体,但不能分辨其细部和颜色,对明暗变化的反应缓慢。
(二)人眼的视觉特点1.颜色感觉在明视觉时,人们对于380nm—780nm范围内的电磁波引起不同的颜色感觉。
2.光谱光视效率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。
如图,它表示获得相同视觉感觉时,波长和波长的单色光辐射通量的比。
λm选在视感最大值(明视觉:λm=555nm,暗视觉:λm=507nm)v(λ)=φm/φv(λ)——光谱光视频率φm和φ——波长分别为λm、λ的辐射通量(相同视觉感觉)3.视野范围受到感光细胞在视网膜上的分布状态以及眼眉、脸颊的影响,人的头部不动时人眼的视看范围为:水平面1800,垂直面1300,上方为600,下方为700。
1、建筑光学的基本知识1
![1、建筑光学的基本知识1](https://img.taocdn.com/s3/m/e0c6036ff8c75fbfc67db259.png)
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](https://img.taocdn.com/s3/m/e0e5ac3279563c1ec5da7193.png)
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。
建筑光学基本知识
![建筑光学基本知识](https://img.taocdn.com/s3/m/ac386b2e964bcf84b9d57ba9.png)
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。
建筑光学基础知识
![建筑光学基础知识](https://img.taocdn.com/s3/m/357040d45f0e7cd185253621.png)
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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
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13-
13。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
F F F F F F F F F 1
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
V 1
视角 :物体大m小in (或其中某细节的大小)对眼睛形成
的张角。如图13-9。
一、定向反射和透射 aa
定向反射:光照射到表面很光滑的不透
明材料上,出现定向反射。人眼通过对
a
光的感受由大脑中产生的感觉。
特点:(如图)
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。
利用这种特点将
光滑表面放在合适
位置,可将光线反射到
所需位置,
或避免光源在视线中出现。
定向透射:光照射到透明材 料上,出现定向透射。 若透明材料两表面彼此平行, 则透过光线的方向和入射方 向保持不变,只在材料内产 生微小的折射; 若两表面不平性,各处厚薄 不均,因折射角不同透过的 光线就不平行。
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
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。
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
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 F1 F2 (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 )。
1光瓦 683lm
二、发光强度:
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
的损失,称反射眩光。
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。
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
混合规律: 1、互补色,黄+蓝、红+青、绿+品红=白或灰
混合规律2、非互补色混合为中间色,偏比重大的。 3、表观颜色相同的光在混合相加中效果相同,无论光
谱成分是否相同。A=B,C=D有A+C=B+D 由几个颜色光组成的混合色的亮度,是各颜色亮度的
总和。
颜色的定量
10Y8/12 色调为黄与绿的中间色,明度为8,彩度为12。
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。
二、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。
据对光的扩散状况,可将材料分为均匀 扩散和定向扩散两类。
(一)均匀扩散材料:
均匀扩散材料将入射光线 均匀地 向四面八方反射或 透射,从各角度看,其亮 度完全相同,看不见 光源 形象。这类材料的亮度和 发光强度分布如图13-15。
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。
实验表明人眼能感觉到物体存在一个最低亮度
阈 109 sb ;视觉可以忍受的亮度上限约
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;
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;
13-1 基本光度单位及应用
一、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。
(二)定向扩散材料:
某些材料同时具有定向和扩散两 种性质。在其定向反射(透射) 方向上具有最大的亮度,而在其 它方向也有一定亮度,如图亮度 和发光强度分布。
这时在反射方向可看到光源的大 致形象,但轮廓不似定向反射那 样清晰,而在其它方向又类似扩 散材料具有一定亮度,不象定向 反射材料那样没有亮度。
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
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
颜色
颜色 红 橙 黄 蓝 绿 紫
波长nm 640~750 600~640 550~600 480~550 450~480 400~450
颜色分类
色调(色相):单色光在白色背景上呈现的颜色 明度:颜色相对明暗的特性。亮度、反射比 彩度(饱和度):颜色的纯洁性。白色
颜色混合
三原色:红(700nm)、绿(546.1nm)、蓝 (435.8nm)
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。
较小时的近似式 arctg 1 d
l
视角计算式
d
l
通常用“分”表示视角大小:
180 60 d 3440 d
l
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。