光學(xué)實驗報告

1、建筑物理光學(xué)實驗報告實驗一：材料的光反射比、透射比測量實驗二：采光系數(shù)測量實驗三：室內(nèi)照明實測實驗小組成員:姓名學(xué)號姓名學(xué)號姓名學(xué)號姓名學(xué)號指導(dǎo)老師：日期：2013年12月3日星期二實驗一、材料的光反射比和光透射比測量一、實驗?zāi)康呐c要求 室內(nèi)表面的反射性能和采光口中窗玻璃的透光性能都會直接或間接的影響室內(nèi)光環(huán)境的好壞，因此，在 試驗現(xiàn)場采光實測時，有必要對室內(nèi)各表面材料的光反射比，采光口中透光材料的過透射比進行實測。通過實驗，了解材料的光學(xué)性質(zhì)，對光反射比、透射比有一巨象的數(shù)值概念，掌握測量方法和注意事項。二、實驗原理和試驗方法 （一）、光反射比的實驗原理、測量內(nèi)容和測量方法 光反射比測量方法

2、分為直接測量方法和間接測量法，直接測量法是指用樣板比較和光反射比儀直接得出 光反射比；間接法是通過被測表面的照度和亮度得出漫反射面的光反射比。下面是間接測量法。1. 實驗原理（ 1） 用照度計測量：根據(jù)光反射比的定義：光反射比P是投射到某一材料表面反射出來的光通量與被該光源的光通量的比值,即：P二護/ 0因為測量時將使用同一照度計，其受光面積相等，且，所以對于定向反射的表面，我們可以用上述代入 式，整理后得：P=EP/E對于均勻擴散材料也可以近似的用上述式?？芍灰獪y出材料表面入射光照度E和材料反射光照度 Ep,即可計算出其反射比。（2）用照度計和亮度計測量用照度計和亮度計分別測量被測表面的照

3、度E和亮度L后按下式計算P= n L/E式中： L-被測表面的亮度, cd/m 2；E被測表面的照度，lx。2. 測量內(nèi)容要求測量室內(nèi)桌面、墻面、墻裙、黑板、地面的光反射比。每種材料面隨機取3個點測量 3 次,然后取其平均值。3. 測量方法 將照度計電源（POWER開關(guān)撥至“ ON”，檢查電池，如果儀器顯示窗出現(xiàn)“BATT”字樣，則需要換電池； 將光接收器蓋取下，將其光敏表面放在待測處，再將量程（RANGE開關(guān)撥至適當(dāng)位置，例如，撥在X1擋，測量的儀器顯示值乘以量程因子即為測量結(jié)果。另有一種自動量程照度計，數(shù)字顯示中的小數(shù)點隨照度的大小不同而自動移位，只需將所顯示的數(shù)字乘以量程因子即為測量結(jié)果

4、（單位：lx）。有的照度計為自動量程,直接讀取照度計數(shù)字即為測量結(jié)果。 在穩(wěn)定光源下，將光接收器背面緊貼被測表面，測其入射照度E;然后將光接收器感光面對準被測表面的同一位置,逐漸平移光接收器平行離開測點,照度值逐漸增大并趨于穩(wěn)定（約300mm 左右）,讀取反射照度值 Ep,即可計算出光反射比 p； 測量時盡量縮短入射照度和反光照度間的時間間隔，并盡可能的保持周圍光環(huán)境的一致性。測量人 盡量穿深色衣服。（二）、光透射比的實驗原理、測量內(nèi)容和測量方法1實驗原理根據(jù)光透射比的定義：光透射比是透過某一透光材料的光通量與透過該光源的光通量的比值，即：r = （r / 與測量光反射比的道理相同，上述式同樣

5、可以變化為：r =Er /E用照度計測量透光材料的透射光照度和同一軸線上入射光照度便可計算出蓋材料的光透射比r。2. 實驗內(nèi)容：測量教室內(nèi)光玻璃透射比，隨機的取3點，共測量三次，然后取平均值。3. 試驗方法 將照度計電源（POWER開關(guān)撥至“ ON”，檢查電池，如果儀器顯示窗出現(xiàn)“BATT字樣，則需要換電池。 將光接收器蓋取下，將其光敏表面放在待測處，再將量程（RANGE開關(guān)撥至適當(dāng)位置。 選擇無直射陽光照射窗口，如北向窗口，將照度計的光接收器的感光面對準窗外。緊貼透光材料兩側(cè) 同一軸線上，分別測出E i和E r,則利用公式 r =Er /E便可計算出光透射比。光電池圖2用照度計測定材料表面反

6、射系數(shù)圖3用照度計測定材料的透光系數(shù)三、數(shù)據(jù)記錄與整理實驗測量地點：S111教室華中科技大學(xué)西十二教學(xué)樓測量數(shù)據(jù)如下：1光反射比測量記錄表讀數(shù)測點EpE1PP 一EpE2PP 一136811040.3350.8153.50.33地面236911330.330.3253.9159.10.340.34336911680.3153.91570.34讀數(shù)測點EpE3PP 一11233970.31地面21144200.270.2931204140.29讀數(shù)測點EpE1PP 一EpE2PP 一11042390.431403340.42黑板21072580.410.441573180.490.4631292

7、590.491513260.46讀數(shù)測點EpE3PP 一11612820.57黑板21292880.450.4931272750.46讀數(shù)測點EpE1PP 一EpE2PP 一1134.8160.40.84150167.50.89墻面2139.2157.20.880.84160.6175.50.910.893132.3163.20.81162.4183.20.88讀數(shù)測點EpE3PP 一12003070.65墻面21842810.650.6631862720.68讀數(shù)測點EpE1PP 一EpE2PP 一11112790.401140395桌面21032810.370.3721363870.353

8、972850.343135382讀數(shù)測點EpE3PP 一12617200.36桌面22787340.380.3732637390.36注：表中是同一測點三次測量后計算的值的平均值。2光透射比測量記錄表讀數(shù)測點1EpEP13644610.79玻璃24054530.8934134550.91讀數(shù)測點3EpEP12382890.82玻璃22372870.8332352840.83p_0.832p_EpEPP_4655440.850.864575320.860.864675340.87反射比地面黑板墻面桌面0.320.460.790.363結(jié)論數(shù)據(jù):透射比玻璃085透射比玻璃0.85實驗二、采光系數(shù)測

9、量一、實驗?zāi)康呐c要求室內(nèi)光環(huán)境好壞對于人們在生產(chǎn)、工作或?qū)W習(xí)有直接的影響良好的光環(huán)境能提高工作效率或產(chǎn)品質(zhì)量， 有助于保障人生安全和視力。天然采光效果好壞及采光是否合理，可以通過天然采光實測做出評價，從而發(fā) 現(xiàn)建筑物采光設(shè)計的實際情況和存在的問題。 以便采取有針對性的解決措施改善光環(huán)境質(zhì)量。 通過本次實驗， 要求學(xué)生掌握天然采光的基本原理，采光系數(shù)的實測方法和實驗數(shù)據(jù)整理方法，并對該實測房間的光環(huán)境做 出評價。二、實驗設(shè)備和實驗原理1. 實驗設(shè)備 照度計、皮尺、支架?，F(xiàn)場采光測量至少要配置兩臺相同型號的照度計，分別用于室內(nèi)和室外的照度測量，用于室內(nèi)測量的照 度計的量程為 05000lx 用于室

10、外測量的照度計的量程為 050000lx ；測量前兩臺照度計應(yīng)同時在天然光下進 行校正，并繪制校正曲線。2. 實驗原理 室內(nèi)采光測量最主要的工作室同時測量由天空漫射光所產(chǎn)生的室內(nèi)工作面上的照度值和室外水平面照度 值。室外照度是經(jīng)常變化的，這必然使室內(nèi)照度隨之而變，不可能是一固定值。因此對采光系數(shù)量的指標， 我國和其他國家一樣，都用相對值。這一相對值。這一相對值稱采光系數(shù)（C）,它是室內(nèi)某一點的天然光照度（En）和同一時間的室外全云天的天然光照度（Ew）的比值。C= En/ Ewx 100%三、實驗方法1. 測點的布置： 室內(nèi)采光測點的布置應(yīng)反映室內(nèi)各工作面上照度值的變化和光分布情況，因此采光實

11、測時要在待測建筑物內(nèi)選取若干個有代表性的能反映室內(nèi)采光質(zhì)量的典型剖面，然后在典型剖面與工作面的交線布置一組測點。側(cè)面采光的房間里有兩個代表性的橫剖面，其中一個通過側(cè)窗的中心線，另一個通過窗間墻的中心線，縱剖 面根據(jù)房間的大小來確定，對于有頂部采光還要增加兩個以上的縱剖面其中一個的應(yīng)該與縱向天窗水平設(shè)投 影的縱軸線重合； 剖面圖上布置測點的間距取 2-4 米， 如果房間不大測點間距取 0.51 米， 測點距離或柱的距 離為 0.-1 米，中間的各測點的按等距布置。2. 測量條件我國設(shè)計采光標準采用國際照明委員會推薦的CIE標準天空，即全云天作為天空亮度分布規(guī)律的標準，因此采光系數(shù)測量的天空條件應(yīng)

12、選全云天（即云量為 8-10 級的全云天） ，天空中看不到太陽的位置。不應(yīng)在 晴天和多云天測量，也不宜在雨雪天測量。測量時間應(yīng)選擇一天內(nèi)照度相對穩(wěn)定的那一段時間內(nèi)，一般多選擇在上午10點至下午 14點之間為宜，而早晨和傍晚前后照度變化不大，不宜在這段時間里測量。室外照度測量應(yīng)選擇室外的一塊空地， 或平屋面上作為測點， 測點附近沒有房屋和樹木等障礙物的遮擋， 遠處的建筑物或其他遮擋物與測點的距離應(yīng)大于遮擋物高度的6倍以上。 測量操作人員離開測點一定距離 （視光電接收器引線長短而定） ，或?qū)⒐馓筋^水平放在凳子上，測量人蹲下讀數(shù)。3. 測量方法 測量人員應(yīng)將光接收器水平放置在測點處，在測量前應(yīng)該與室

13、內(nèi)測量人員約好，什么時間開始讀數(shù)，每 隔 5 或 10 秒讀一次數(shù)， 讀數(shù)前應(yīng)該將接收器曝光兩分鐘以上才能讀數(shù)， 室內(nèi)測量人員每個測點測量三次， 然 后換一個測量，測點輪換的次序應(yīng)與室外測量數(shù)據(jù)一一對應(yīng)。另外讀數(shù)時人體應(yīng)盡量低于測點高度以免影響|6測量精度。在我小組的實際測量中，測點位置以及剖線關(guān)系下圖所示12314四、測量數(shù)據(jù)記錄與整理測量數(shù)據(jù)記錄如下表:表1 -2.1次數(shù)測量點En (lx)Ew (lx )1C ( %1112.8114.298.772108.7111.997.143106.5109.597.26次數(shù)測量點En (lx)Ew (lx )3C ( %15.2871.27.41

14、24.8869.96.9835.6968.78.28次數(shù)測量點En (lx)Ew (lx )5C ( %16.4487.17.3926.4488.47.2836.2886.27.28次數(shù)測量點En (lx)Ew (lx )7C ( %159.3101.558.42255.996.557.92355.396.157.54次數(shù)測量點En (lx)Ew (lx )9C ( %16.363.79.8926.5162.310.44C(%En (lx )Ew (lx )C (%c-(%12.587.214.3397.7212.588.514.1214.0912.187.513.824C(%En (lx )

15、Ew (lx )C (%C_14.04105.213.347.5513.8310413.2913.2713.56102.813.196C(%En (lx )Ew (lx )C (%c-(%5.6967.48.447.325.8966.18.918.916.164.99.398C_En (lx )Ew (lx )C (%c-(%6.1981.87.5657.965116.2875.98.277.960416.0875.68.04C(%210.4436.7261.110.99五、附加測量項目1. 米光系數(shù)最低值 C min采光系數(shù)最低值應(yīng)取典型剖面和假定工作面交線上各測點中采光系數(shù)值中最低的一個，

16、作為該房間的評 價值。2. 采光系數(shù)平均值采光系數(shù)平均值應(yīng)取典型剖面與假定工作面交線上各測點的采光系數(shù)算術(shù)平均值，即：C =1/n(C 1+C2+C3+Cn)式中：n典型剖面上的測點數(shù)；C i典型剖面上各測點的采光系數(shù)。當(dāng)室內(nèi)有兩條或兩條以上典型剖面時，各條典型剖面上的采光系數(shù)應(yīng)分別計算，取其中的一個最低的一個平均值作房間的采光系數(shù)平均值。 各采光系數(shù)平均值：1.C_(%2.C_ %3.C_ %4.C_ %5.C_ %6.C_ %7.C_ %)8.C_ %9.C_ %)采光系數(shù)平均值97.7214.097.5613.297.328.9257.977.9610.4525.033.采光均勻度U建筑

17、物室內(nèi)天然光照度的分布是不均勻的，從人眼的視覺特性來看，如果視覺視覺對象的照度頻繁的改 變，也會引起視覺疲勞，所以規(guī)范對于側(cè)窗采光和頂部采光時采光等級為1-5級的房間，規(guī)定了照度均勻度的要求，以采光均勻度的要求，采光系數(shù)最低值與平均值之比，即：U c =采光系數(shù)最低值 C min/采光系數(shù)平均值 C規(guī)范規(guī)定對于側(cè)窗采光和頂部采光要求分IIV級采光的房間，其工作面上的采光均勻度不應(yīng)低于0.7.采光均勻度的計算應(yīng)按各個不同剖面計算，取其其中均勻度最低的一個值作為該房間的評價指標。4. 采光系數(shù)曲線圖采光系數(shù)曲線圖是建筑物的典型剖面(橫剖面或縱剖面)圖上表示的工作面各測點的采光系數(shù)變化曲線。以剖面圖

18、上的工作面高度為橫坐標軸，并在上面標出測點的相應(yīng)位置，以測點的縱坐標大小表示該測點的采 光系數(shù)值，取0.5%、1%、2%、3%.等作為標尺的刻度。各點的采光系數(shù)值標出后將縱標的頂點連成光滑的 曲線，即為采光曲線圖，它形象的反映了該典型剖面上各測點采光系數(shù)的變化趨勢。要求每一個剖面做一個 采光曲線圖。各剖線數(shù)據(jù)關(guān)系:1. C(%)97.722. C(%)14.093. C(%)7.55橫制而圖1采光系數(shù)4C 一5C(%6C(%13.277.8.91剖面圖2采光系數(shù)7C57.968C(%9C(%7.9610.44測呈點3采光系數(shù)1C(%4C 一7C 一2C(%5C(%8C(%14.097.327.

19、96縱剖面圖弓采光系數(shù)3C(%7.556C(%8.919C(%10.44縱剖面圖6采光系數(shù)由表格以及曲線圖分析可得：剖1：通過側(cè)窗的中心線，離窗口距離越遠，采光系數(shù)越低?？磕洗皯舻臏y量點采光系數(shù)最高剖2:通過窗間墻的中心線，采光系數(shù)還是受兩邊窗戶的影響，基本上采光系數(shù)隨著與窗戶距離的增大 而逐漸降低。剖3 :通過側(cè)窗的中心線，離窗口距離越遠，采光系數(shù)越低。剖4 :為靠南測量點連線，因測點 4為窗間墻，采光系數(shù)小剖5 :為教室縱向中線，受西方兩入口采光口影響，故測點2采光系數(shù)較高剖6 :為靠北測點連線，因測點 9處受后門采光口影響，故測點 9采光系數(shù)高于測點6采光系數(shù)實驗三、照明實測一、實驗?zāi)康?/p>

20、與要求對已建成的建筑物，如商店、教室、圖書館、車站、廣場、道路、隧道等進行大面積室內(nèi)照 明，為了檢驗效果，照明設(shè)計方案合理與否，要求我們進行照明實測工作，主要是檢驗照度和亮度，限 于設(shè)備條件，這里只做照度實測。二、實驗設(shè)備照度計、支架、皮卡、測高桿等。三、實測內(nèi)容及方法對于不同的建筑物就有不同的照度功能要求，要根據(jù)這一性質(zhì)來決定實測內(nèi)容。例如對于閱覽室 主要測量水平照度、平均照度、照度均勻度；對于書庫還要增加書庫的垂直照度；對商店由于其入口、 櫥窗、店內(nèi)正面、側(cè)面、貨架的照度要求不同，應(yīng)分別測量水平或垂直照度；對教室要增加測量黑板的 垂直照度； 對繪圖室、 展覽室要增加測量傾斜工作面 (圖版、

21、 展出陳列品) 的照度； 對隧道， 由于入口、 出口敏感不同的視覺條件要分段進行測量；對道路照明，由于它富有交通安全的特殊要求，要對 1.5 高 度垂直照度和環(huán)境照明情況進行測量。 總之要根據(jù)被測對象照明的特點， 決定測量內(nèi)容。 除此之外還應(yīng) 對各反光表面的光反射比、房間、建筑物尺寸、燈具型號、掛高、布置、功率、污染情況、使用時間、 光通量等進行測量或了解。我們小組則以教室實測為實驗內(nèi)容。室照明實測1.實測內(nèi)容室內(nèi)照度分布，平均照度，照度均勻度，壁面光反射比。2.測量方法(1)照度計在使用前應(yīng)進行檢驗或校正，并預(yù)照35分鐘；( 2)在測量時應(yīng)待一起數(shù)顯穩(wěn)定后再進行測量，并注意在測量中不要在照度

22、計光電感受器 上造成陰影；(3)為測量結(jié)果精確，在測量前先將被測燈點燃2 03 0分鐘，以使光輸出穩(wěn)定； ( 4)測量工作面上照度，同時用兩臺照度計進行測量，一臺放在房間中部作為檢測光源因 電壓波動所產(chǎn)生的誤差，一臺在測點上巡回檢測；(5)當(dāng)測量新安裝的氣體放電光源時，必須將光點燃(老化)10 0小時候才可以進行正 式測量工作；( 6)測量教室黑板面上的照度分布，平均照度和均勻度(有條件時應(yīng)測量黑板的光反射比， 粉筆板書亮度及座位的眩光區(qū)域；( 7)測量教室各反射面的光反射比。3. 實測方法 繪制教室平、剖面圖，燈具布置圖，記錄燈具型號、功率、污染情況、使用期限、掛高，課 桌高度及其布置，黑板

23、尺寸及其放置高度、傾角等。西十二教學(xué)樓511教室平面圖及燈具布置圖（圖中圓圈為燈具布置，實心點為測點）1-1窗軸線剖面圖（圖中點為測點）2-2窗間墻剖面圖（圖中點位測點）3-3窗軸線剖面圖（圖中點位測點）飛利浦36W的日光燈3米75厘米燈具型號及功率： 燈具懸掛高度： 工作面（課桌）高度： 黑板尺寸：2米X 4米 每個測點的位置處于四個燈具投影矩形的中心。工作面（講臺課桌布置圖）F面是具體的數(shù)據(jù)測量（1）測量平面的布置表1 4.1室形指數(shù)與測點關(guān)系室形指數(shù)K r最少測點數(shù)目K r 14K rV29K r32 5m),表注（1 4.1 ）：式中：L -房間長度（m）; w房間寬度（m）; hyc

24、-燈具高度（即燈具開口與工作面的高度。采用此法時，如果測量點數(shù)與燈的數(shù)量一致，則必須增加測量數(shù)以免測量結(jié)果誤差太大16個,依據(jù)上表的最小測點的計算表格，計算得到西十二教學(xué)樓S511教室的最少測點數(shù)為因與燈具數(shù)目部分，所以調(diào)整測點數(shù)為25個。見上圖教室平面圖。測室內(nèi)照度分布，測點可選在每個方格的中心位置上，然后測量其照度值。單位（lx ）第一列第二列第三列第四列第五列第一行68220173217132第二行137258281271197第三行142258301253195第四行149256278281187第五行105183166179125照度求和錯誤!未指定書簽175119912018366011-1窗軸線測點數(shù)據(jù)（從左往右）1372582812711972-2窗間墻軸線測點數(shù)據(jù)（從左往右）1422583012531953-3窗軸線測點數(shù)據(jù)