建筑光学基础知识
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强度是该光源在该方向的立体角
元dΩ内传输的光通量dФ除建以筑光该学基础知识
立体角之商， d
I
d
发光强度的符号为I，单位为
坎德拉，cd，1 cd表示光源在1球
面度立体角内均匀发射出1lm的光
通量，即：
因为 V(λ)=eλm/eλ ， 所以 eλm= eλ×V(λ), 把eλm称为光通量，简写成λ 。
3.2.1 光通量
光通量——在单位时间内人眼感觉光辐射能量的大小。
对于明视觉:
Km 0 dde()V()d
在计算时,光通量常采用下式算得:
K V() m
e,λ 建筑光学基础知识
式中: Km——最大光谱光视效能，在明视觉时为683 lm／W ；
或从附录4的 y（λ）中可查出，对应于波长589nm的
V（λ）＝0.769，则该单色光源发出的光通量为：
589=683×10.3×0.769≈5410 lm
光通量单位：光瓦太大了，如40瓦白炽灯约 发出0.5光瓦。故常用流明建筑，光l学m基。础知识
在国际上： 明视觉时，1光瓦= 683 lm； 暗视觉时，1光瓦= 1700 lm 。
• 人眼——一种可见光的接收器，人类在进化过程中人眼已经 适应了太阳光。
建筑光学基础知识
• 太阳、大气层、地球示意图
太阳光——经过大气层—建筑—光射学基到础知地识面； 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）。
在国际上，把人 眼对555nm感觉量 定为1。
通过实验确定其 他波长在视感觉相 同时需要辐射通量 多大才与555nm相 同（图3-7）。
建筑光学基础知识
图3-7 视亮度匹配实验原理
实验结果见图3-6。 光谱光视效率V（λ）建筑光学基础知识
曲线表示在特定光度条件 下产生相同视觉感觉时， 在视亮度匹配实验里，波 长λm和波长λ的单色光辐 射通量的比:
e, λ——波长为λ的辐射通量,瓦（W）。
光通量表示光源在单位时间内发出光能的多少，类似于单位 时间内水龙头喷水量的大小。
图3-9 光通量类似于喷水量的大小
【例3-1】 已知低压钠灯发出波长为589nm的单色光，
建筑光学基础知识
设其辐射通量为10.3W，试计算其发出的光通量。
【解】 从图3-6的明视觉（实线）光谱光视效率曲线中
2.发光强度和照度关系； 3.照度和亮度关系。
光源——表面能辐射光和反建筑射光光学基的础知物识体（太阳、各种灯……)。
设有2个灯均发 出单色光，且辐射出 波长为555nm和 620nm，辐射通量均 为1W，这时对人的 感觉是否一样？ 结果显然是不一样的。
图3-8 人眼对不同波长光线的感觉
为了比较任意两个灯发出的可见光多少时，由于光谱光视效 率随波长分布不同，那么不能直接用辐射通量（瓦）多少比较， 只能化成相当于多少555nm建筑标光学准基光础知通识 量进行比较。
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）。
注：本书中仅介绍明视觉情况。
（3）光谱光视效率
在明视觉条件下：
3.1.2 人眼的视觉特点
建筑光学基础知识
视觉就是由进入人眼的 辐射所产生的光感觉而获得 的对外界的认识。 （1）视看范围（视野）， 见图3-4。
图3-4 人眼视野
建筑光学基础知识
处于放松姿态，坐着的人的视野示意图
（2）明、暗视觉
明视觉：在明亮的环建筑境光中学基，础知主识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）。
V(λ）=Φe λm/ Φe λ
图3-6 光谱光视效率曲线
思考题：
建筑光学基础知识
• 从人眼的构造上看，人眼的功能在哪些方面与照相机类似？
• 3.1 眼睛与视觉复建习筑光：学基础知识
• 主要介绍了明视觉概念和光谱光视效率V(λ)。
3.2 基本光度单位及建筑应光学用基础知识
本节要点：
1.光通量、发光强度、照度、亮度的符号、单位、定义 和计算公式；
例：40瓦荧光灯可发出约2000 lm(约2.93光瓦)，100瓦白炽 灯可发出约1250 lm(约1.83光瓦）。
3.2.2
发光强度
建筑光学基础知识
图3-10 灯罩影响光分布
加了灯罩后，光通量的空间分布就不同了，灯罩下方可增 大约2倍，为了描述这种现象，采用发光强度概念。
光源在给定方向上的发光
建筑光学基础知识
重庆市朝天门夜景
4.节能，保护环境；
建筑光学基础知识
以上海用电量为例： 年用电量为1400亿度电， 其中照明用电量为392亿度 电（28%）。
如果照明节能50%，则 节约196亿度电，减少二氧 化碳56万吨。
照明用电量示意图
3.1 眼睛与视觉
建筑光学基础知识
• 本节要点：
1.人眼的构造； 2.人眼的视觉特点； 3.光谱光视效率。
第3章
光——是能量 的一种形式， 或说光是一种 电磁辐射能。
建筑光学基础知识
建筑光学基础知识
780 nm
nm——纳米 1nm = 10-9 m
图1-3 电磁波波谱
380 nm
光的作用： 1.影响工作效率；
建筑光学基础知识
室内光环境
2.影响心理舒适，身体健康；
建筑光学基础知识
室内装饰照明
3.美化环境，表现建筑艺术；
3.1.1
人眼的构造
建筑光学基础知识
类似于
图3-1 人的右眼剖面图
照相机
wk.baidu.com
瞳孔——起照相机中的光圈作用——能控制进光量。 水晶体——起照相机的透镜作用，但它具有自动聚焦功能。 视网膜——类似于照相机建中筑光的学基胶础卷知识——能对光线产生反应。 感光细胞——分为锥体（状)感光细胞和杆体（状)感光细胞；
2002年发现了神经节感光细胞——第三种感光细胞——控 制昼夜节律、强度和瞳孔大小等。
锥体细胞————
————杆体细胞
锥体细胞和杆体细胞示意图
• 锥体（状)感光细胞——建分筑光布学在基础眼知识中心部位，灵敏度差，但 可感觉颜色（眼中有红、绿、蓝感光色素）。
• 杆体（状)感光细胞——分布在眼中心的四周，灵敏度高， 无颜色感觉。
元dΩ内传输的光通量dФ除建以筑光该学基础知识
立体角之商， d
I
d
发光强度的符号为I，单位为
坎德拉，cd，1 cd表示光源在1球
面度立体角内均匀发射出1lm的光
通量，即：
因为 V(λ)=eλm/eλ ， 所以 eλm= eλ×V(λ), 把eλm称为光通量，简写成λ 。
3.2.1 光通量
光通量——在单位时间内人眼感觉光辐射能量的大小。
对于明视觉:
Km 0 dde()V()d
在计算时,光通量常采用下式算得:
K V() m
e,λ 建筑光学基础知识
式中: Km——最大光谱光视效能，在明视觉时为683 lm／W ；
或从附录4的 y（λ）中可查出，对应于波长589nm的
V（λ）＝0.769，则该单色光源发出的光通量为：
589=683×10.3×0.769≈5410 lm
光通量单位：光瓦太大了，如40瓦白炽灯约 发出0.5光瓦。故常用流明建筑，光l学m基。础知识
在国际上： 明视觉时，1光瓦= 683 lm； 暗视觉时，1光瓦= 1700 lm 。
• 人眼——一种可见光的接收器，人类在进化过程中人眼已经 适应了太阳光。
建筑光学基础知识
• 太阳、大气层、地球示意图
太阳光——经过大气层—建筑—光射学基到础知地识面； 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）。
在国际上，把人 眼对555nm感觉量 定为1。
通过实验确定其 他波长在视感觉相 同时需要辐射通量 多大才与555nm相 同（图3-7）。
建筑光学基础知识
图3-7 视亮度匹配实验原理
实验结果见图3-6。 光谱光视效率V（λ）建筑光学基础知识
曲线表示在特定光度条件 下产生相同视觉感觉时， 在视亮度匹配实验里，波 长λm和波长λ的单色光辐 射通量的比:
e, λ——波长为λ的辐射通量,瓦（W）。
光通量表示光源在单位时间内发出光能的多少，类似于单位 时间内水龙头喷水量的大小。
图3-9 光通量类似于喷水量的大小
【例3-1】 已知低压钠灯发出波长为589nm的单色光，
建筑光学基础知识
设其辐射通量为10.3W，试计算其发出的光通量。
【解】 从图3-6的明视觉（实线）光谱光视效率曲线中
2.发光强度和照度关系； 3.照度和亮度关系。
光源——表面能辐射光和反建筑射光光学基的础知物识体（太阳、各种灯……)。
设有2个灯均发 出单色光，且辐射出 波长为555nm和 620nm，辐射通量均 为1W，这时对人的 感觉是否一样？ 结果显然是不一样的。
图3-8 人眼对不同波长光线的感觉
为了比较任意两个灯发出的可见光多少时，由于光谱光视效 率随波长分布不同，那么不能直接用辐射通量（瓦）多少比较， 只能化成相当于多少555nm建筑标光学准基光础知通识 量进行比较。
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）。
注：本书中仅介绍明视觉情况。
（3）光谱光视效率
在明视觉条件下：
3.1.2 人眼的视觉特点
建筑光学基础知识
视觉就是由进入人眼的 辐射所产生的光感觉而获得 的对外界的认识。 （1）视看范围（视野）， 见图3-4。
图3-4 人眼视野
建筑光学基础知识
处于放松姿态，坐着的人的视野示意图
（2）明、暗视觉
明视觉：在明亮的环建筑境光中学基，础知主识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）。
V(λ）=Φe λm/ Φe λ
图3-6 光谱光视效率曲线
思考题：
建筑光学基础知识
• 从人眼的构造上看，人眼的功能在哪些方面与照相机类似？
• 3.1 眼睛与视觉复建习筑光：学基础知识
• 主要介绍了明视觉概念和光谱光视效率V(λ)。
3.2 基本光度单位及建筑应光学用基础知识
本节要点：
1.光通量、发光强度、照度、亮度的符号、单位、定义 和计算公式；
例：40瓦荧光灯可发出约2000 lm(约2.93光瓦)，100瓦白炽 灯可发出约1250 lm(约1.83光瓦）。
3.2.2
发光强度
建筑光学基础知识
图3-10 灯罩影响光分布
加了灯罩后，光通量的空间分布就不同了，灯罩下方可增 大约2倍，为了描述这种现象，采用发光强度概念。
光源在给定方向上的发光
建筑光学基础知识
重庆市朝天门夜景
4.节能，保护环境；
建筑光学基础知识
以上海用电量为例： 年用电量为1400亿度电， 其中照明用电量为392亿度 电（28%）。
如果照明节能50%，则 节约196亿度电，减少二氧 化碳56万吨。
照明用电量示意图
3.1 眼睛与视觉
建筑光学基础知识
• 本节要点：
1.人眼的构造； 2.人眼的视觉特点； 3.光谱光视效率。
第3章
光——是能量 的一种形式， 或说光是一种 电磁辐射能。
建筑光学基础知识
建筑光学基础知识
780 nm
nm——纳米 1nm = 10-9 m
图1-3 电磁波波谱
380 nm
光的作用： 1.影响工作效率；
建筑光学基础知识
室内光环境
2.影响心理舒适，身体健康；
建筑光学基础知识
室内装饰照明
3.美化环境，表现建筑艺术；
3.1.1
人眼的构造
建筑光学基础知识
类似于
图3-1 人的右眼剖面图
照相机
wk.baidu.com
瞳孔——起照相机中的光圈作用——能控制进光量。 水晶体——起照相机的透镜作用，但它具有自动聚焦功能。 视网膜——类似于照相机建中筑光的学基胶础卷知识——能对光线产生反应。 感光细胞——分为锥体（状)感光细胞和杆体（状)感光细胞；
2002年发现了神经节感光细胞——第三种感光细胞——控 制昼夜节律、强度和瞳孔大小等。
锥体细胞————
————杆体细胞
锥体细胞和杆体细胞示意图
• 锥体（状)感光细胞——建分筑光布学在基础眼知识中心部位，灵敏度差，但 可感觉颜色（眼中有红、绿、蓝感光色素）。
• 杆体（状)感光细胞——分布在眼中心的四周，灵敏度高， 无颜色感觉。