建筑光学基本知识共71页文档
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。
建筑光学基本知识
建筑光学基本知识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。
第七讲 建筑光学基本知识
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。
2.定向透射 光线射到透明材料上产生定向透射，定向透射经材料的两个表
面时符合折射定理。 ①入射线、折射线与分界面的法线同处于一个平面，且分处于
法线的两侧； ②入射角正弦和折射角正弦的比值是一个常数。
即sini/sinr=n2/n1
（三）扩散反射和透射 1.均匀扩散材料
a.均匀扩散反射材料： 大部分无光泽、粗糙的建筑材料
2.眩光分类： 根据眩光对视觉的影响的程度可分为：失能眩光和不舒服眩光。 根据眩光的形成过程，眩光可分为直接眩光和反射眩光： 直接眩光：由视野中高亮度的或未曾充分遮蔽的光源所产生的。 反射眩光：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。
3.消除或减轻直接眩光的措施：
①限制光源亮度（增大面积，降低亮度）如加灯罩等。 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的视看面积（即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。
当物体发光或反光时，人们才能看见它。 最低亮度阈：人们能看见的最低亮度，10-5cd/m2。 若亮度过大，超出眼睛的适应范围，眼睛的灵敏度反而会下 降，当物体亮度超过16X104cd/m2（16sb）时，人们就感到刺眼。
对于人眼视力而言，存在着最佳亮度（照度）。
人们感到满意的照度值
（二）物件尺寸 物体尺寸以及眼睛至物件的距离均影响人们观看物件的视
建筑光环境1--光学基本知识
300 500 300 300 300 500 300 200
实际工作面
0.75（水平面） 0.75（水平面） 0.75（水平面） 0.75（水平面）
资料、 资料、档案室
居住建筑每户照明功率密度值
照明功率密度（W/㎡ 照明功率密度（W/㎡）
房间或场所
起居室 卧室 餐厅 厨房 卫生间
现行值
目标值
照度值 （LX） 100 75
符合下列条件之一及以上时， 符合下列条件之一及以上时，作业面或参考平面的照 度，可按照标准值分级提高一级 视觉要求高的精细作业场所， 视觉要求高的精细作业场所，眼睛至识别对象的距离 大于500mm 500mm时 大于500mm时 连续长时间紧张的视觉作业，对视觉器官有不良影响 连续长时间紧张的视觉作业， 时 识别移动对象， 识别移动对象，要求识别时间短促而辨认困难时 视觉作业对操作安全有重要影响时 识别对象亮度对比小于0.3 0.3时 识别对象亮度对比小于0.3时 作业精度要求较高， 作业精度要求较高，且产生差错会造成很大损失时 视觉能力低于正常能力时 建筑等级和功能要求高时
13
发光强度 I
发光强度：表示光源光通量的空间密度 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 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) 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) 单位：坎德拉(candela, cd)
颜色的表示
孟塞尔表色系统 HV/C CIE表色系统（ CIE表色系统（R G B）
光源的光色
色表和显色性
色彩属性
色彩具有基本的三属性： 色调（Hue）就是色彩的颜色，如红 色调（Hue）就是色彩的颜色，如红，橙，黄， 绿，蓝，紫等各代表一种色相，而黑，白以 及各种灰色则属于无色系； 明度（Brightness）是指色彩的明暗程度; 明度（Brightness）是指色彩的明暗程度; 饱和度（Saturation）则是指色彩的纯度， 饱和度（Saturation）则是指色彩的纯度， 又称为彩度。 对比度是指不同颜色之间的差异。
(完整word版)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，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，Iα=dΦ/dΩ照度E ——光源落在单位被照面上的光通量，E=dΦ/d s，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，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 二、装饰材料的光学性质规则（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。
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。
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，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）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。
三、视觉基本特性和适度影响因素明视觉和暗视觉：锥状细胞在明视觉（约3.0cd/m2以上的亮度水平）起作用；杆状细胞在暗视觉（约0.03cd/m2以下的亮度水平）起作用。
明适应和暗适应：明适应时间约25min，暗适应时间约2min。
影响人眼视度的主要因素：视度是观看物体时的清晰程度，与物体的亮度、物体尺寸或视角、亮度对比、观看时间和眩光有关。
建筑光学基本知识
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。
21建筑光学的基本知识
◎相同光通量的光源在空间的分布可能相差很大
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
• 立体角Ω（单位：sr )
球面上的某一面积A对球心形成的空间角( 任意一个封闭圆锥面内
所包含的空间）。
cosdA
Ω A
r2
对于球表面和球心来说：
建筑光学
2.1 建筑光学基本知识
2.1.1 眼睛与视觉 2.1.2 基本光度单位和应用 2.1.3 材料的光学性质 2.1.4 可见光及其影响因素 2.1.5 颜色
第2.1章 建筑光学的基本知识
■ 2.1.1 眼睛与视觉
§光的范围
• 光是一种电磁辐射能，是能量的一种形式。 • 能引起人视觉感觉的电磁波，可见光的波长范围：
的状使变肌其弹其收形性屈右眼剖面图缩状透 光明或改度明的体放变，暗光瞳，松，使程能孔它的从远黄向最度 数：受影而近斑外大在，量虹睫响改不区，密中自，膜，光外其度央动起中轴锥密，窝调照央体度然处节相的细迅后几其机圆胞速又乎孔中形的增逐没径光孔密加渐有，圈，是类视胞视度，减杆以的它轴眼似网—急在少状控作可锥睛照膜剧离。细制用根体的相上下中胞进。据和视机布降央，入环杆觉中满。窝自眼境体感的了睫附中球的受胶感感状玻肌近央部卷光光璃达窝体分细细。，
§基本光度单位 • 照度与发光强度的关系：平方反比定律
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
• 照度与发光强度的关系：
发光强度是光通量的空间密度，即
I
dΦ dΩ
dΦ IdΩ
其中
cosdA
dΩ r 2
因此
建筑光学的基本知识
【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
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.
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。
建筑光学第一章
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2021年5月22日星期六
建筑物理(热工、光学部分）
第一章 建筑光学的基本知识
本章主要内容
➢ 人眼的光学结构和视觉特征 ➢ 基本光度单位及相互关系 ➢ 材料的光学性质 ➢ 视度及其影响因素 ➢ 一些基本概念
视场、光谱光视效率、照度、亮度、定向反射（透射）、扩散反射 （透射）、视度、眩光
➢ 三个定律
• 明、暗视觉
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2021年5月22日星期六
建筑物理(热工、光学部分）
第一章 建筑光学的基本知识
1.2 基本光度单位及相互关系
➢ 基本光度单位
• 光通量(Luminous Flux, )
= Km e, V()d
= Km e,i V(i )
单位：流明（Lumen, lm）
• 发光强度(Luminous Intensity, I)
1.2 基本光度单位及相互关系
➢ 基本光度单位
▪ 点光源的发光强度I与照度E的关系(平方反比 定律)：
垂直入射时：
I F 及E F E I
S
S
S r2
E
I r2
斜入射时：
S2
S1 E1 E2
而S2
S1
cos
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
E2
E1 cos
E1
I r2
E2
I r2
cos
α为表面法线与 光线所成的夹角
▪ 描述光通量在空间的分布；
▪ 立体角（单位：sr）
=
dA r2
I = d d
▪ 单位：坎德拉（“坎”，Candela, cd）
▪ 相同光通量的光源在空间的分布可能相差 很大
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2021年5月22日星期六
建筑光学第一章 建筑光学的基本知识
亮度×时间=常数
即：呈现时间越 短，越需要有更高的 亮度才能引起视感 觉。
避免眩光
第四节、视度及其影响因素
第五节、颜色
颜色 波长nm
红 640~750
橙 600~640
黄 550~600 400
500
600
700
蓝 480~550
可见光谱
绿 450~480
紫 400~450
第一节、眼睛与视觉
一、眼睛的 构造
感光细 胞
锥状细胞—— 只在明亮环境下起 作用，能区分物体 细部及颜色；
杆状细胞—— 只在黑暗环境下起 作用，不能区分物 体细部及颜色。
第一节、眼睛与视觉
二、人眼的视觉活动特点
视野范围 （视场）
双眼不动时： 水平面180度； 垂直面130度。
（向上60度，向 下70度）
入射光线、反射光线和反射
a
表面的法线共面。
第三节、材料的光学性质
利用定向反射原理，合理设置照明灯的位置，可避 免受定向反射影响。
定向透射的定义：光线射到透明材料上则产生定向透射
现象。
利用定向透射原理，将玻 璃的一面作上各种花纹， 使玻璃二侧表面互不平行， 因而光线折射不同，达到 模糊不清的程度。这样做， 既看不清另一侧的景物， 又不致分散人们的注意力。
第三节、材料的光学性质
一、能量守恒定律及有关物理量
光反射比（反光系数）、光材料的的光反射比和光透射比的值见Pg139之表7-2
和表7-3
二、定向反射和透射
定向反射的定义：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。
定向反射的特点：
aa
入射角等于反射角；
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71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非
建筑光学基本知识
31、园日涉以成趣，门虽设而常关。 32、鼓腹无所思。朝起暮归眠。 33、倾壶夏云多奇峰，秋月 扬明辉 ，冬岭 秀孤松 。 35、丈夫志四海，我愿不知老。
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