第十一電氣照明工程匯總

1、第十章第十章 電氣照明工程中所涉及的光學理論基礎知識電氣照明工程中所涉及的光學理論基礎知識 雨過天晴有時會出現美麗的彩虹,你是知道它是怎樣形成的嗎?什么是光源？什么是光源？正在自行發(fā)光正在自行發(fā)光的物體叫做光源的物體叫做光源。常見的光源有：常見的光源有：太陽、螢火蟲、太陽、螢火蟲、篝火和火把、油燈、燃燒的蠟燭、篝火和火把、油燈、燃燒的蠟燭、電燈、激光電燈、激光等等因為因為月亮、鉆石、眼睛、鏡子、哈月亮、鉆石、眼睛、鏡子、哈雷慧星雷慧星等都不是自己在發(fā)光，所以等都不是自己在發(fā)光，所以它們都不是光源。它們都不是光源。 我們看到物體的原因是我們看到物體的原因是眼睛接收到了物體發(fā)眼睛接收到了物體發(fā)出或

2、者反射出來的光。出或者反射出來的光。 上述的例子全部與光的傳播有關。上述的例子全部與光的傳播有關。想一想：光能在什么物質中傳播？想一想：光能在什么物質中傳播？光的傳播光的傳播想一想：想一想：光的傳播能夠不需要物質嗎？光的傳播能夠不需要物質嗎？光在光在同種均勻介質同種均勻介質中沿中沿直線直線傳播。傳播。1、 步槍瞄準步槍瞄準用步槍瞄準射擊時，當眼睛看到用步槍瞄準射擊時，當眼睛看到瞄準點、準星尖和缺口三者重合瞄準點、準星尖和缺口三者重合時，就認為三者處于同一直線上，時，就認為三者處于同一直線上，這是為什么？這是為什么？光在同一種均勻物質光在同一種均勻物質中沿直線傳播的。中沿直線傳播的。打雷時，雷聲

3、和閃電是同時打雷時，雷聲和閃電是同時發(fā)生的，但是我們總是發(fā)生的，但是我們總是先先看看到閃電到閃電后后聽到雷聲，這說明聽到雷聲，這說明什么？什么？光的傳播速度比聲音的傳播速度光的傳播速度比聲音的傳播速度快快得多得多3*108m/s一、光學基本知識一、光學基本知識光學基本知識光學基本知識 1、光學的發(fā)展、光學的發(fā)展 牛頓光微粒說：光是由極小的高速運動微粒組成的；不同色光有不同的微粒。 惠更斯波動理論：他認為光的微粒理論是波的基本性質。 麥克斯韋電磁理論：揭示了光波其實是電磁波的一種。 愛因斯坦光量子說：認為光是一束束以光速運動的粒子流，每一個光粒子都攜帶著一份能量。1.光學的發(fā)展光學的發(fā)展 牛頓光

4、微粒說：光是由極小的高速運動微粒組成的；不同色光有不同的微粒。 惠更斯波動理論：他認為光的微粒理論是波的基本性質。 麥克斯韋電磁理論：揭示了光波其實是電磁波的一種。 愛因斯坦光量子說：認為光是一束束以光速運動的粒子流，每一個光粒子都攜帶著一份能量。一、光的本質一、光的本質2、光學發(fā)展簡史、光學發(fā)展簡史萌芽時期：萌芽時期： 遠古至十六世紀初遠古至十六世紀初幾何光學時期：十六世紀中葉至十八世紀初幾何光學時期：十六世紀中葉至十八世紀初波動光學時期：十九世紀初至十九世紀末波動光學時期：十九世紀初至十九世紀末量子光學時期：十九世紀末至二十世紀初量子光學時期：十九世紀末至二十世紀初現代光學時期：二十世紀六

5、十年代至今現代光學時期：二十世紀六十年代至今181720192116世紀軸世紀軸遠古萌芽萌芽幾何光學幾何光學現代光學現代光學過渡時期：過渡時期：直線傳播占主導，波直線傳播占主導，波動理論逐慚形成動理論逐慚形成量子光學量子光學波動光學波動光學 A A、墨翟：、墨翟：在他和其弟子所著的在他和其弟子所著的 墨經中，對光現象有八墨經中，對光現象有八條定性記載條定性記載對簡單光現象進行了記載并做了不系統(tǒng)的研究，制造了簡單的光學儀器對簡單光現象進行了記載并做了不系統(tǒng)的研究，制造了簡單的光學儀器（如平面鏡、凸面鏡、凹面鏡（如平面鏡、凸面鏡、凹面鏡) )。正確反映了光的正確反映了光的直線傳播直線傳播規(guī)律規(guī)律錯

6、誤：人眼能發(fā)出錯誤：人眼能發(fā)出光線光線B B、歐幾里德：、歐幾里德： 在其著作在其著作 光學一書中提出光學一書中提出 觸須觸須學說：學說：、萌芽時期墨翟（公元前468376年）歐幾里德（古希臘，公元前330275年） 、幾何光學時期 幾何光學時期是光學發(fā)展的轉折點，系統(tǒng)研究了光現象和光學儀器，建立了直幾何光學時期是光學發(fā)展的轉折點，系統(tǒng)研究了光現象和光學儀器，建立了直線傳播定律、反射定律、折射定律；提出了費馬原理、光程、光強、顏色等概念，線傳播定律、反射定律、折射定律；提出了費馬原理、光程、光強、顏色等概念，并觀察了棱鏡光譜等較復雜的光現象，建立、鞏固和發(fā)展了牛頓微粒學說。同時，并觀察了棱鏡光

7、譜等較復雜的光現象，建立、鞏固和發(fā)展了牛頓微粒學說。同時，波動理論開始盟芽。波動理論開始盟芽。 A、費馬（法，、費馬（法，16011665）：提出了幾何光學）：提出了幾何光學的基本原理的基本原理費馬原理，由它可導出直線傳播定費馬原理，由它可導出直線傳播定 律、反射定律、折射定律和面鏡、透鏡成象規(guī)律。律、反射定律、折射定律和面鏡、透鏡成象規(guī)律。B、牛頓（英，、牛頓（英，16431727）：建立了光是微粒流的微）：建立了光是微粒流的微粒學說，進行了白光通過棱鏡的實粒學說，進行了白光通過棱鏡的實 驗，提出了光譜、光驗，提出了光譜、光強、顏色等概念，觀察并研究了牛頓環(huán)。強、顏色等概念，觀察并研究了牛頓

8、環(huán)。C、李普塞：、李普塞：1608，發(fā)明并制造了世界上第一臺，發(fā)明并制造了世界上第一臺。D、馮特納：發(fā)明并制造了世界上第一臺、馮特納：發(fā)明并制造了世界上第一臺。粒子：Paticle波：wave正業(yè)是律師、宮庭顧問，主要貢獻領域有：解析幾何、微積正業(yè)是律師、宮庭顧問，主要貢獻領域有：解析幾何、微積分、機率論、光學以及數論。尊稱他為業(yè)余數學家之王分、機率論、光學以及數論。尊稱他為業(yè)余數學家之王 、波動光學時期建立了光的波動理論，建立了光的波動理論， 園滿解釋了光的干涉、衍射和偏振現象；通過邁克爾遜干園滿解釋了光的干涉、衍射和偏振現象；通過邁克爾遜干涉儀否定了涉儀否定了“以太以太”的存在；提出并證實

9、了光的本質就是電磁波的存在；提出并證實了光的本質就是電磁波C、菲涅耳（ 法，17881827 ）：利用楊氏干涉原理補充惠更斯原理而提出了惠更斯-菲涅耳原理，園滿解釋了光的直線傳播定律和衍射現象。建立了菲涅耳公式。在牛頓物理學中打開了第一個缺口，為此，他被人們稱為在牛頓物理學中打開了第一個缺口，為此，他被人們稱為“物理光學的締造者物理光學的締造者”。D、馬呂斯（ 法，17751812 ）：發(fā)現了光的偏振現象，建立了馬呂斯定律，研究 了偏振光的干涉。B、楊氏（英， 17731829 ）：最先利用干涉原理解釋了白光下的薄膜顏色，設計并完 成了著名的楊氏雙縫干涉實驗，并第一次成功地測定了光的波長。提出

10、了 光是橫波的假設。主要貢獻：楊氏雙縫實驗，楊氏模量，視覺和顏色，醫(yī)學，語言學，埃及象形字主要貢獻：楊氏雙縫實驗，楊氏模量，視覺和顏色，醫(yī)學，語言學，埃及象形字A、惠更斯（荷蘭，16291695）：光的波動理論的創(chuàng)始人，提出了“光是以太中傳播的波 動”理論和 次波假設（惠更斯原理）。并園滿解釋了反射、折射定律和雙折射現象。E、麥克斯韋（ 英，18311879 ），赫茲 (德，18571894)黑體輻射問題：黑體輻射問題：普朗克普朗克( (德德,1858,18581947)1947)解釋光電效應：解釋光電效應：愛因斯坦愛因斯坦( (美美,1879,18791955)1955)德布羅意（法，德布羅

11、意（法， 18921989 ）提出物質波假）提出物質波假說，戴維孫與革末的電子衍射實驗證實電子具說，戴維孫與革末的電子衍射實驗證實電子具有波動性有波動性實物粒子與光一樣實物粒子與光一樣具有波具有波（WaveWave）、粒）、粒（Particle）二象性二象性X X射線散射實驗：射線散射實驗：康普頓康普頓( (美美, ,18921962 ) )發(fā)現經典電磁理論在研究光與物質的相互作用時的缺點，發(fā)現經典電磁理論在研究光與物質的相互作用時的缺點， 建立了光的量子理論，建立了光的量子理論， 園園滿解釋了黑體輻射、光電效應和滿解釋了黑體輻射、光電效應和康普頓效應康普頓效應現象；提出了光的波粒二象性?，F象

12、；提出了光的波粒二象性。 、量子光學時期 、現代光學時期自自19601960年梅曼（美，年梅曼（美，1927192720072007）制成第一臺紅寶石激光器，光學進入了新的）制成第一臺紅寶石激光器，光學進入了新的發(fā)展階段，激光物理、激光技術、全息攝影術、光纖的應用、光腦的設想、紅發(fā)展階段，激光物理、激光技術、全息攝影術、光纖的應用、光腦的設想、紅外波段的應用，非線性光學等，派生了許多嶄新的分支學科。外波段的應用，非線性光學等，派生了許多嶄新的分支學科。一、光的本質2.光的本質光的本質 光的電磁波理論認為光是能在空間傳播的光的電磁波理論認為光是能在空間傳播的一種電磁波。一種電磁波。 電磁波中的電

13、場能和磁場能量的總合，叫電磁波中的電場能和磁場能量的總合，叫做電磁波能量，也稱為輻射能。輻射能按波長做電磁波能量，也稱為輻射能。輻射能按波長或頻率的一定順序排列成的圖形，稱為電磁波或頻率的一定順序排列成的圖形，稱為電磁波的波普。的波普。 電磁波在空中傳播速度為光速，電磁波在空中傳播速度為光速，3*108m/s.一、光的本質二、可見光及光和顏色二、可見光及光和顏色 由于人的視覺功能有一定的局限范圍，所以將人由于人的視覺功能有一定的局限范圍，所以將人能感知的輻射能，稱為可見光。能感知的輻射能，稱為可見光。 380nm 780nm 紫紫 藍藍 青青 綠綠 黃黃 橙橙 紅紅每一個波長每一個波長一一一一

14、對應著一種顏色，而對應著一種顏色，而某一種顏色是一個波長范圍。某一種顏色是一個波長范圍。一、光的本質光色波長(nm)代表波長紅780630700橙630600620黃600570580綠570500550青500470500藍470420470紫420380420光譜光譜白光是由多種色光混合而成的。把不能再分解的光叫做單色光由單色光混合而成的光叫復色光。一、光的本質三、光的基本度量單位三、光的基本度量單位1、光通量、光通量 光源在單位時間內向周圍空間輻射并能使人眼產光源在單位時間內向周圍空間輻射并能使人眼產生光感覺的能量，稱為光通量，用符號生光感覺的能量，稱為光通量，用符號表示，單位表示，單位

15、為為lm(lm(流明）。光通量是表明光源發(fā)光能力的一個基流明）。光通量是表明光源發(fā)光能力的一個基本參數。本參數。 發(fā)光效率發(fā)光效率：電光源消耗：電光源消耗1瓦電功率所產生的光瓦電功率所產生的光通量（通量（lm）數值。）數值。 白白 熾熾 燈：燈：1020 （lm/w） 熒熒 光光 燈：燈：7080 （lm/w） 高壓汞燈：高壓汞燈：4050 （lm/w） 高壓鈉燈：高壓鈉燈：90100 （lm/w）一、光的本質2. 發(fā)光強度發(fā)光強度光源在某一特定方向上單位立體角輻射的光源在某一特定方向上單位立體角輻射的光通量，稱為光源在該方向上的發(fā)光強度。用光通量，稱為光源在該方向上的發(fā)光強度。用符號符號“I

16、”表示，單位為表示，單位為cd即坎德拉即坎德拉。1cd=1lm/sr發(fā)光強度是表征光源（物體）發(fā)光能力大小的發(fā)光強度是表征光源（物體）發(fā)光能力大小的物理量。物理量。Sr一、光的本質 3、照度 單位面積上接受到的光量。用符號單位面積上接受到的光量。用符號“E”表示，單位為表示，單位為勒克斯（勒克斯（lx）。 1lx=1lm/m2 照度表征被照面照度表征被照面被照射的程度。被照射的程度。一、光的本質 4、亮度、亮度 被視物體在視線方向單位投影面上的發(fā)被視物體在視線方向單位投影面上的發(fā)光強度，稱為該物體表面的亮度，用符號光強度，稱為該物體表面的亮度，用符號“L”表示，單位為表示，單位為尼特尼特. 1

17、nt=1cd/m2 亮度是亮度是表征物體明暗程度表征物體明暗程度的物理量。的物理量。一、光的本質 光通量是對光源發(fā)光能力的定量描述。光通量是對光源發(fā)光能力的定量描述。光強是對光源的光通量密度的定量描述。光強是對光源的光通量密度的定量描述。照度是物體表面上接收光通量多少的定量描述。照度是物體表面上接收光通量多少的定量描述。亮度是對發(fā)光物體表面產生的光強對人的視覺亮度是對發(fā)光物體表面產生的光強對人的視覺器官輻射能量強弱的描述。器官輻射能量強弱的描述。圖一：圖一：當外界物體反射或發(fā)射的光線帶著當外界物體反射或發(fā)射的光線帶著物體表面的信息進入眼球內部，聚焦在視物體表面的信息進入眼球內部，聚焦在視網膜上

18、形成物像。網膜上形成物像。圖二：圖二：物像刺激視網膜上的感光細胞，產物像刺激視網膜上的感光細胞，產生神經沖動，沿著視神經傳入到大腦皮層生神經沖動，沿著視神經傳入到大腦皮層的視覺中樞，把神經沖動轉換成大腦中認的視覺中樞，把神經沖動轉換成大腦中認識的景象。識的景象。圖三：圖三：這些生成的景象由這些生成的景象由“角度感角度感”、“形象感形象感”、“立體感立體感”等協同工作，在等協同工作，在大腦虛擬空間中還原，還原過程等效于把大腦虛擬空間中還原，還原過程等效于把圖像往外又投了出去。圖像往外又投了出去。圖四：圖四：虛擬位置能大致與原實物位置對準，虛擬位置能大致與原實物位置對準，這才是我們所見到的景物。這

19、才是我們所見到的景物。四、光與人的視覺之間的關系四、光與人的視覺之間的關系眼球包括眼球壁、眼內腔和內眼球包括眼球壁、眼內腔和內容物、神經和視路、眼附屬器容物、神經和視路、眼附屬器等組織。等組織。瞳孔與視場亮度的關系：瞳孔與視場亮度的關系：1. 1.光線弱時瞳孔自動放大光線弱時瞳孔自動放大。2. 2.光線弱時瞳孔自動縮小光線弱時瞳孔自動縮小。虹膜起光闌的作用虹膜起光闌的作用1、黃斑黃斑有大量的錐體細胞，是視網有大量的錐體細胞，是視網膜上視覺最敏銳的部位。膜上視覺最敏銳的部位。2、視盤視盤是視神經穿過的地方，這個是視神經穿過的地方，這個區(qū)域沒有光感細胞，稱為盲點。區(qū)域沒有光感細胞，稱為盲點。視網膜

20、視網膜（Retina）居于眼球壁的內層，）居于眼球壁的內層，是一層透明的薄膜。視網膜由色素是一層透明的薄膜。視網膜由色素上皮層和視網膜感覺層組成。色素上皮層和視網膜感覺層組成。色素上皮層與脈絡膜緊密相連，由色素上皮層與脈絡膜緊密相連，由色素上皮細胞組成，它們具有支持和營上皮細胞組成，它們具有支持和營養(yǎng)光感受器細胞、遮光、散熱以及養(yǎng)光感受器細胞、遮光、散熱以及再生和修復等作用。再生和修復等作用。這張照片顯示的是血管這張照片顯示的是血管從黑色視盤中伸出從黑色視盤中伸出物體的影像通過屈光系統(tǒng)，落在視物體的影像通過屈光系統(tǒng)，落在視網膜上。視信息在視網膜上形成視網膜上。視信息在視網膜上形成視覺神經沖動，

21、沿視路將視信息傳遞覺神經沖動，沿視路將視信息傳遞到視中樞形成視覺，在我們的頭腦到視中樞形成視覺，在我們的頭腦中建立起圖像。中建立起圖像。從光學觀點來看，視網膜是眼光學系統(tǒng)的成像屏幕，從光學觀點來看，視網膜是眼光學系統(tǒng)的成像屏幕，它是一凹形的球面，凹形彎曲有兩個優(yōu)點：它是一凹形的球面，凹形彎曲有兩個優(yōu)點：1、眼光學系統(tǒng)形成的像有凹形彎曲，彎曲的視網膜、眼光學系統(tǒng)形成的像有凹形彎曲，彎曲的視網膜作為像屏具有適應效果；作為像屏具有適應效果；2、彎曲的視網膜具有更廣寬的視野。、彎曲的視網膜具有更廣寬的視野。視網膜上的像是倒立的，但在視網膜上的像是倒立的，但在日常的生活中，我們并不感覺日常的生活中，我們

22、并不感覺到到“倒像倒像”，其原因是什么？，其原因是什么？我們在用視覺的時候，同時用觸覺來感知客觀的事物，我們在用視覺的時候，同時用觸覺來感知客觀的事物，因而糾正了視網膜光學像的因而糾正了視網膜光學像的“倒立倒立”而感知為而感知為“正立正立”像。同時，人類從出生的第一天開始便與客觀環(huán)境緊像。同時，人類從出生的第一天開始便與客觀環(huán)境緊密地接觸，從感性認識到理性認識的過程中，不知不密地接觸，從感性認識到理性認識的過程中，不知不覺地糾正了這種覺地糾正了這種“倒像倒像”。感覺層由三層神經元組成感覺層由三層神經元組成：第一層是視細胞第一層是視細胞，專門負責感光。，專門負責感光。它包括錐體細胞和桿體細胞。視

23、它包括錐體細胞和桿體細胞。視網膜上共約有網膜上共約有1.11.3 億個桿體億個桿體細胞，有細胞，有600700萬個錐體細胞。萬個錐體細胞。桿體細胞主要在離中心凹較遠的桿體細胞主要在離中心凹較遠的位置上，而錐體細胞則在中央凹位置上，而錐體細胞則在中央凹處最多。處最多。第二層是雙極細胞第二層是雙極細胞，約有十到數，約有十到數百個視細胞通過雙節(jié)細胞與一個百個視細胞通過雙節(jié)細胞與一個神經節(jié)細胞相聯系，專門負責聯神經節(jié)細胞相聯系，專門負責聯絡作用。絡作用。第三層是節(jié)細胞第三層是節(jié)細胞，專門負責傳導，專門負責傳導作用。作用。 視網膜由視網膜由色素上皮色素上皮層層和和視網膜感覺視網膜感覺層層組成。組成。桿體

24、細胞桿體細胞與與錐體細胞錐體細胞兩者在形態(tài)上的區(qū)別兩者在形態(tài)上的區(qū)別主要是它們的外節(jié)不主要是它們的外節(jié)不同，桿體細胞呈圓柱同，桿體細胞呈圓柱狀，錐體細胞呈圓錐狀，錐體細胞呈圓錐狀。狀。桿體細胞桿體細胞錐體細胞錐體細胞錐體細胞錐體細胞根據光敏度的不同分為三種，根據光敏度的不同分為三種，視紅錐視紅錐體細胞體細胞、視綠錐體細胞視綠錐體細胞、視藍錐體細胞視藍錐體細胞，其外，其外節(jié)含有三種不同的節(jié)含有三種不同的視紫藍素視紫藍素，分別負責接收紅、，分別負責接收紅、綠、藍的光線。因為視紫藍素只能被強光漂白綠、藍的光線。因為視紫藍素只能被強光漂白, ,所以視錐細胞負責日間視覺和感覺顏色。所以視錐細胞負責日間視

25、覺和感覺顏色。桿體細胞桿體細胞外節(jié)含有外節(jié)含有視紫紅素視紫紅素，在弱光時，在弱光時, ,視紫視紫紅素會被漂白紅素會被漂白, ,負素晚間視覺。受光刺激負素晚間視覺。受光刺激, ,視紫視紫紅素被漂白，從而刺激感覺神經元發(fā)出神經脈紅素被漂白，從而刺激感覺神經元發(fā)出神經脈沖到腦沖到腦, ,作出光的感應。作出光的感應。 1. 夜盲和日盲的原因是什么？2. 為什么人眼的亮適應比暗適應快？夜盲：桿體細胞少，例如雞、豬日盲：錐體細胞少，例如貓頭鷹視紫藍素比視紫紅素恢復得快一、光的本質五、光與人的視覺之間的關系五、光與人的視覺之間的關系 衡量光環(huán)境的唯一指標：視覺條件和視覺衡量光環(huán)境的唯一指標：視覺條件和視覺條

26、件所影響的心理感知。條件所影響的心理感知。1.視野視野 是指人頭部不動時人眼可以看見的空間范是指人頭部不動時人眼可以看見的空間范圍。正常人水平范圍圍。正常人水平范圍180度左右，垂直范圍度左右，垂直范圍130度左右。度左右。2.視覺閾限視覺閾限 一般情況下，能產生視覺反映的光輻射一般情況下，能產生視覺反映的光輻射能量的值。能量的值。3.明視覺、暗視覺和中介視覺明視覺、暗視覺和中介視覺 3cd/m2 ; 0.03cd/m2 ; 明適應和暗適應明適應和暗適應明適應明適應指視網膜對明亮處的調節(jié)能力。當眼睛指視網膜對明亮處的調節(jié)能力。當眼睛由暗處到強光處時，有短時間的明顯視覺障礙，由暗處到強光處時，有

27、短時間的明顯視覺障礙，不久即對亮度適應可在亮處視物的過程稱明適不久即對亮度適應可在亮處視物的過程稱明適應。明適應的產生與在應。明適應的產生與在3秒鐘內完成神經過程和秒鐘內完成神經過程和1分鐘左右完成視紫紅素分解的過程有關。由于分鐘左右完成視紫紅素分解的過程有關。由于視紫紅素大量分解釋放較強的能量，刺激神經視紫紅素大量分解釋放較強的能量，刺激神經產生目眩，在強光持續(xù)作用下，視紫紅素大部產生目眩，在強光持續(xù)作用下，視紫紅素大部被吸收，只剩錐體細胞感受強光和分辨顏色的被吸收，只剩錐體細胞感受強光和分辨顏色的物質，而達到明適應過程。在明適應下產生良物質，而達到明適應過程。在明適應下產生良好的中心視覺包

28、括形覺和色覺。好的中心視覺包括形覺和色覺。暗適應暗適應指視網膜對暗處的適應能力。由強光處指視網膜對暗處的適應能力。由強光處進入暗室，由最初的一片漆黑，約經進入暗室，由最初的一片漆黑，約經2030分分鐘，視網膜的敏感度增加，逐漸恢復視敏度的鐘，視網膜的敏感度增加，逐漸恢復視敏度的變化過程，稱暗適應。暗適應的產生與桿體細變化過程，稱暗適應。暗適應的產生與桿體細胞外節(jié)的視紫紅素有關。視網膜桿體細胞外節(jié)胞外節(jié)的視紫紅素有關。視網膜桿體細胞外節(jié)的視紫紅素由于光刺激的分解為反視黃醛和暗的視紫紅素由于光刺激的分解為反視黃醛和暗視蛋白，在暗處則視紫紅素進行再生，視蛋白，在暗處則視紫紅素進行再生，5分鐘后分鐘后

29、再生約再生約60%，30分鐘后幾乎全部再生。視網膜分鐘后幾乎全部再生。視網膜的暗適應過程，是由快的錐體細胞的暗適應過的暗適應過程，是由快的錐體細胞的暗適應過程和慢的桿體細胞的暗適應過程組成。錐體細程和慢的桿體細胞的暗適應過程組成。錐體細胞的暗適應只需胞的暗適應只需5分鐘即可完成，桿狀細胞的暗分鐘即可完成，桿狀細胞的暗適應則需適應則需35分鐘左右。分鐘左右。瞳孔的調節(jié)瞳孔的調節(jié)視細胞的感光機制視細胞的感光機制作用有限，主要控制進入人眼的光通量作用有限，主要控制進入人眼的光通量對大亮度范圍的變化起主要作用對大亮度范圍的變化起主要作用亮適應過程：亮適應過程：2-3分鐘分鐘暗適應過程：暗適應過程：45

30、分鐘分鐘明視覺在光亮的條件下，人眼的“錐體細胞視覺”可以看到光譜上不同明暗的顏色，稱為明視覺。暗視覺介視覺當亮度減低到一定程度時，人眼看不到光譜上的顏色，只能由“桿體細胞視覺”看到無彩色的不同明度的灰色，稱為暗視覺。如果亮度介于明視覺與暗視覺所對應的亮度水平之間，錐體細胞和桿體細胞同時起作用，稱為介視覺。如夜間行駛的車、船、飛機、坦克的座艙和駕駛室，無照明的公路等一、光的本質四、視覺系統(tǒng)正常工作的基本條件四、視覺系統(tǒng)正常工作的基本條件看清物體的基本條件：看清物體的基本條件：1.亮度或照度亮度或照度 是指人頭部不動時人眼可以看見的空間范是指人頭部不動時人眼可以看見的空間范圍。正常人水平范圍圍。正

31、常人水平范圍180度左右，垂直范圍度左右，垂直范圍130度左右。度左右。2.對比度對比度 包括顏色對比度和亮度對比度。包括顏色對比度和亮度對比度。3.眩光的限制眩光的限制不適感不適感一、光的本質六、材料的系數六、材料的系數當材料在光的照射下時，光的輻射能就在材料當材料在光的照射下時，光的輻射能就在材料中產生了能量的反應過程。一部分被材料吸收，中產生了能量的反應過程。一部分被材料吸收，一部分被材料光滑的表面所反射，而另一部分一部分被材料光滑的表面所反射，而另一部分則穿過材料透射出去?？偰芰勘３植蛔儭t穿過材料透射出去。總能量保持不變。 1.反射系數反射系數2.透射系數透射系數3.吸收系數吸收系數

32、 /1水中倒影水中倒影潛水艇潛水艇阿基米德退敵阿基米德退敵照鏡子照鏡子光的反射光的反射我們?yōu)槭裁茨芪覀優(yōu)槭裁茨芸吹教?、火看到太陽、火苗、電燈等物苗、電燈等物體？體？因為它因為它們是光們是光源，能源，能發(fā)出光，發(fā)出光，光線進光線進入我們入我們的眼睛。的眼睛。我們?yōu)槭裁催€能看到人、玩具娃我們?yōu)槭裁催€能看到人、玩具娃娃、小狗、照相機等這些本身不娃、小狗、照相機等這些本身不發(fā)光的物體？發(fā)光的物體？因為有其它的光照到這些物體上面因為有其它的光照到這些物體上面, ,然后再反射到然后再反射到我們的眼睛我們的眼睛, ,所以就看到了它。所以就看到了它。一、光的本質七、光的反射七、光的反射在反映材料光學的三個系

33、數中，影響照明效果在反映材料光學的三個系數中，影響照明效果的重要因素是反射系數。的重要因素是反射系數。1.光的定向反射光的定向反射 有一固定的空間角度。有一固定的空間角度。2.光的漫反射光的漫反射 無規(guī)律。無規(guī)律。3.混合反射混合反射 一個材料兼有多個反射特征，如瓷面磚。一個材料兼有多個反射特征，如瓷面磚。紅寶石激光紅寶石激光器器光纖光纖黃河口遙感圖像黃河口遙感圖像光反射的應用建筑物的玻璃幕墻建筑物的玻璃幕墻造成的光污染造成的光污染光污染電焊光和激光造成電焊光和激光造成的光污染的光污染一、光的本質八、評價照明質量的光學指標八、評價照明質量的光學指標1.照度標準照度標準 滿足視覺的功能要求、降低

34、視疲勞的程度滿足視覺的功能要求、降低視疲勞的程度以及提高視覺滿意度和綜合經濟性能等綜合制以及提高視覺滿意度和綜合經濟性能等綜合制定標準。照度標準是一個最低限度標準，照度定標準。照度標準是一個最低限度標準，照度值所規(guī)定的是一個范圍。值所規(guī)定的是一個范圍。2.照度的均勻度照度的均勻度 Emin/Eave（被照物體工作面上）（被照物體工作面上）3.照度的分布照度的分布 （照度比）（照度比） Eave(背景背景)/Eave（被照物體工作面上）（被照物體工作面上）4.照明的節(jié)能和綠色照明照明的節(jié)能和綠色照明 選擇發(fā)光效率高的光源，然后并聯電力電容器選擇發(fā)光效率高的光源，然后并聯電力電容器來提高利用率。來

35、提高利用率。習題 P276 2、4、6？藝術照明太陽能障礙燈消防應急燈、光字牌裝飾照明 通電后能發(fā)光的器件稱通電后能發(fā)光的器件稱電光源電光源，用作照明，用作照明的叫做的叫做照明電光源照明電光源。已有。已有100多年的歷史。主多年的歷史。主要有白熾燈、鹵鎢燈、熒光燈、高強度氣體放要有白熾燈、鹵鎢燈、熒光燈、高強度氣體放電燈、電致發(fā)光燈、半導體燈等，主要用作照電燈、電致發(fā)光燈、半導體燈等，主要用作照明、指示照明燈或作為顯示器件。明、指示照明燈或作為顯示器件。引引 言言目目錄錄一、電光源的分類一、電光源的分類二、常見的電光源二、常見的電光源三、電光源的性能指標三、電光源的性能指標四、燈罩特性四、燈罩

36、特性 電光源按光的產生原理（工作原理）分為電光源按光的產生原理（工作原理）分為: :(1)(1)熱輻射光源熱輻射光源: :利用電流的熱效應，把具有耐高溫低揮利用電流的熱效應，把具有耐高溫低揮 發(fā)性的燈絲加熱到白熾程度而產生可見發(fā)性的燈絲加熱到白熾程度而產生可見 光光, ,光的來源是熱量。光的來源是熱量。(2)(2)氣體放電光源氣體放電光源: :利用電流通過燈管中的氣體時，激發(fā)利用電流通過燈管中的氣體時，激發(fā) 氣體電離和放電而產生可見光。按放氣體電離和放電而產生可見光。按放 電形式可分弧光放電燈和輝光放電燈。電形式可分弧光放電燈和輝光放電燈。3)3)電致發(fā)光光源電致發(fā)光光源: :將電能直接轉變?yōu)?/p>

37、光能。將電能直接轉變?yōu)楣饽堋＃? 1）和（）和（3 3）屬于固體發(fā)光光源。）屬于固體發(fā)光光源。 一、電光源的分類一、電光源的分類電電光光源源固固體體發(fā)發(fā)光光光光源源熱輻射光源熱輻射光源白熾燈白熾燈鹵鎢燈鹵鎢燈電致發(fā)光光源電致發(fā)光光源場致發(fā)光燈（場致發(fā)光燈（EL）半導體發(fā)光二極管（半導體發(fā)光二極管（LED）氣氣體體放放電電發(fā)發(fā)光光光光源源輝光放電燈輝光放電燈氖燈氖燈霓虹燈霓虹燈弧光放電燈弧光放電燈低氣壓燈低氣壓燈熒光燈熒光燈低壓鈉燈低壓鈉燈高氣壓燈高氣壓燈高壓汞燈高壓汞燈高壓鈉燈高壓鈉燈金屬鹵化物燈金屬鹵化物燈氙燈氙燈電光源的分類表電光源的分類表電光源的分類電光源的分類1 1 熱輻射發(fā)光電光源（

38、1 1）白熾燈）白熾燈 由三部分組成：由三部分組成： 第一部分第一部分 由表征光源名稱特征的首字母組成，如由表征光源名稱特征的首字母組成，如 “普通照明燈泡普通照明燈泡”用用“PZPZ”； 第二部分和第三部分由表征光源的光電特性、第二部分和第三部分由表征光源的光電特性、 額定電壓、額定功率，兩數字間用小橫額定電壓、額定功率，兩數字間用小橫 線隔開。線隔開。 舉例：舉例：PZ220-100PZ220-100表示的意義？表示的意義？二、常見的電光源二、常見的電光源燈頭的形式白熾燈白熾燈優(yōu)點：優(yōu)點：結構簡單，成本低。結構簡單，成本低。有高度集光性，容易調光。有高度集光性，容易調光?？深l繁操作，對壽命

39、無影響，使用可頻繁操作，對壽命無影響，使用方便。方便。 顯色性好（顯色性好（9999100100）白熾燈的色光最接近于太陽光色。白熾燈的色光最接近于太陽光色。缺點：缺點：其暖色和帶黃色光，有時不一定受歡迎。其暖色和帶黃色光，有時不一定受歡迎。 即低色溫，暖色調光源。即低色溫，暖色調光源。對所需電的總量說來，發(fā)出的較低的光對所需電的總量說來，發(fā)出的較低的光通量，產生的熱為通量，產生的熱為80%80%，光僅為，光僅為20%20%。 即即光效低（光效低（101020lm/w 20lm/w ）壽命相對地較短（壽命相對地較短（1000h1000h）（2 2）鹵鎢燈）鹵鎢燈 在硬質玻璃或石英玻璃制成的白熾

40、燈泡或燈在硬質玻璃或石英玻璃制成的白熾燈泡或燈管內充入少量鹵化物，利用鹵鎢循環(huán)原理，以鹵管內充入少量鹵化物，利用鹵鎢循環(huán)原理，以鹵素作媒介，將由燈絲蒸發(fā)的附著在玻殼內壁的鎢素作媒介，將由燈絲蒸發(fā)的附著在玻殼內壁的鎢遷回燈絲，從而提高鹵鎢燈的光效和使用壽命，遷回燈絲，從而提高鹵鎢燈的光效和使用壽命，而體積又比白熾燈大為縮小。而體積又比白熾燈大為縮小。鹵鎢燈鹵鎢燈按其外形分類：按其外形分類： 管型鹵鎢燈管型鹵鎢燈 單端鹵鎢燈單端鹵鎢燈 聚光鹵鎢燈聚光鹵鎢燈 封閉形投影鹵鎢燈封閉形投影鹵鎢燈（2 2）鹵鎢燈）鹵鎢燈 在硬質玻璃或石英玻璃制成的白熾燈泡或燈在硬質玻璃或石英玻璃制成的白熾燈泡或燈管內充入

41、少量鹵化物，利用鹵鎢循環(huán)原理，以鹵管內充入少量鹵化物，利用鹵鎢循環(huán)原理，以鹵素作媒介，將由燈絲蒸發(fā)的附著在玻殼內壁的鎢素作媒介，將由燈絲蒸發(fā)的附著在玻殼內壁的鎢遷回燈絲，從而提高鹵鎢燈的光效和使用壽命，遷回燈絲，從而提高鹵鎢燈的光效和使用壽命，而體積又比白熾燈大為縮小。而體積又比白熾燈大為縮小。鹵鎢燈外形及分類鹵鎢燈外形及分類（a a）普通照明管形鹵鎢燈；（）普通照明管形鹵鎢燈；（b b）緊湊型雙端鹵鎢燈；（）緊湊型雙端鹵鎢燈；（c c）單端鹵鎢燈；）單端鹵鎢燈；（d d）PARPAR型鹵鎢燈；（型鹵鎢燈；（e e）介質膜冷反光鹵鎢燈）介質膜冷反光鹵鎢燈管形鹵鎢燈： （1）大功率（）大功率（5

42、00W以上）做成管狀。以上）做成管狀。（2）管徑）管徑810MM，長度，長度80330MM，功率，功率1002000W，色溫，色溫27003200W，光效，光效1522LM，壽命，壽命1500H。（3）使用在體育場館，建筑工地廣場，廠房）使用在體育場館，建筑工地廣場，廠房車間，大型會場，歌舞廳照明。車間，大型會場，歌舞廳照明。（1）特點是：體積小，定向性好，裝飾性強，）特點是：體積小，定向性好，裝飾性強，安裝方便。安裝方便。（2）使用場所：儀器，電影，電視，攝影，）使用場所：儀器，電影，電視，攝影，舞臺，歌舞廳，家庭住宅（新型臺燈，射舞臺，歌舞廳，家庭住宅（新型臺燈，射燈，落地燈，聚光鹵鎢燈）

43、。燈，落地燈，聚光鹵鎢燈）。（）參數是功率幾千瓦，色溫（）參數是功率幾千瓦，色溫，額定電壓，額定電壓，選擇和適應方便。，選擇和適應方便。單端鹵鎢燈：單端鹵鎢燈：鹵鎢燈鹵鎢燈優(yōu)點：優(yōu)點： 壽命提高（壽命提高（150015002000h2000h） 光效提高（光效提高（202030lm/w)30lm/w) 體積小體積小 顯色性好顯色性好 色溫較高（色溫較高（280028003000K3000K）缺點：缺點： 不適于易燃易爆多塵及移動的場所不適于易燃易爆多塵及移動的場所 水平安裝水平安裝 燈絲耐震差燈絲耐震差 價格高價格高2 2氣體放電發(fā)光電光源（1）熒光燈 型號命名：型號命名：由兩部分組成，表示的

44、意義同白熾由兩部分組成，表示的意義同白熾燈一樣，有時增加第三部分如顏色特征，不燈一樣，有時增加第三部分如顏色特征，不同結構形式的順序號。同結構形式的順序號。 舉例：舉例：220V 40W 直管型熒光燈（日光色、直管型熒光燈（日光色、32管徑）型號表示為？管徑）型號表示為？ YZ40（YZ40-32RR）熒光燈熒光燈分類：分類： 按陰極工作形式：熱陰極，冷陰極按陰極工作形式：熱陰極，冷陰極 按外型分為：雙端熒光燈（直管型熒光按外型分為：雙端熒光燈（直管型熒光燈）、單端熒光燈（異型熒光燈）、自燈）、單端熒光燈（異型熒光燈）、自鎮(zhèn)流熒光燈（緊湊型熒光燈）鎮(zhèn)流熒光燈（緊湊型熒光燈） 按色溫高低分為：冷

45、白色熒光燈、暖白按色溫高低分為：冷白色熒光燈、暖白色熒光燈、日光色熒光燈色熒光燈、日光色熒光燈 按燈管直徑分為：按燈管直徑分為：T12/T8/T5T12/T8/T5T8 熒光燈 T5熒光燈 環(huán)形熒光燈LED熒光燈熒光粉熒光粉： 熒光粉熒光粉 用來吸收紫外線并轉化成可用來吸收紫外線并轉化成可見光。見光。 單獨一種熒光粉可以產生某種色彩的熒單獨一種熒光粉可以產生某種色彩的熒光燈，藍、綠、黃、白、淡紅、金白等光燈，藍、綠、黃、白、淡紅、金白等彩色熒光燈；彩色熒光燈； 改變熒光粉構成物質含量，可得到日光改變熒光粉構成物質含量，可得到日光色，冷白色，白色，暖白色等熒光燈；色，冷白色，白色，暖白色等熒光燈

46、； 把幾種熒光粉混合使用可得到三基色熒把幾種熒光粉混合使用可得到三基色熒光燈。光燈。 最廣泛的熒光粉最廣泛的熒光粉 鹵磷酸鈣粉，價格低，光效較鹵磷酸鈣粉，價格低，光效較高，顯色性較差。高，顯色性較差。 三基色熒光粉由紅粉、綠粉（主要用來提高光三基色熒光粉由紅粉、綠粉（主要用來提高光效）、藍粉按一定比例制成。效）、藍粉按一定比例制成。 得到的熒光燈光效可達到得到的熒光燈光效可達到100LM/W，顯色指數在，顯色指數在8090之間，改變三種熒光粉的混合比例，可制之間，改變三種熒光粉的混合比例，可制造出各種不同光色的高效熒光燈，價格為普通的造出各種不同光色的高效熒光燈，價格為普通的23倍或更高，所以

47、未能得到推廣使用。倍或更高，所以未能得到推廣使用。熒光燈的結構熒光燈的啟動電路 熒光燈要與鎮(zhèn)熒光燈要與鎮(zhèn)流器（或稱穩(wěn)壓流器（或稱穩(wěn)壓器）一起使用，器）一起使用，將工作電流限制將工作電流限制在額定值。在額定值。鎮(zhèn)流器、啟動器鎮(zhèn)流器、啟動器：啟動器啟動器是用來啟動燈管的。是用來啟動燈管的。鎮(zhèn)流器鎮(zhèn)流器1、 產生瞬時高壓，啟動燈管；產生瞬時高壓，啟動燈管； 2 、燈管啟動后起鎮(zhèn)流（限流）作、燈管啟動后起鎮(zhèn)流（限流）作 用，使燈管正常穩(wěn)定地工作。用，使燈管正常穩(wěn)定地工作。熒光燈工作原理熒光燈工作原理：熒光燈熒光燈優(yōu)點：優(yōu)點： 壽命長（壽命長（3000h3000h5000h)5000h) 光效高（光效高

48、（252585lm/w)85lm/w) 顯色性好顯色性好 表面亮度低表面亮度低 光色好且品種多光色好且品種多 燈管表面溫度低燈管表面溫度低熒光燈熒光燈缺點：缺點： 造價高造價高 點燃遲點燃遲 有閃爍和頻閃效應有閃爍和頻閃效應 電壓影響壽命電壓影響壽命 受溫濕度影響大受溫濕度影響大（2）金屬鹵化物燈 燈內不僅有汞，還加入具有特征光譜的某燈內不僅有汞，還加入具有特征光譜的某些金屬鹵化物。填充不同的金屬鹵化物，可發(fā)出些金屬鹵化物。填充不同的金屬鹵化物，可發(fā)出不同顏色的燈光，我們在城市夜景看到的五顏六不同顏色的燈光，我們在城市夜景看到的五顏六色 的 投 光 ， 就 是 用 這 種 燈 ， 它 的 光

49、效 在色 的 投 光 ， 就 是 用 這 種 燈 ， 它 的 光 效 在6080lm/W。 金屬鹵化物燈分類1、充入鈉、鉈、銦等金屬鹵化物燈；、充入鈉、鉈、銦等金屬鹵化物燈；2、充入鈧、鈉等金屬鹵化物燈；、充入鈧、鈉等金屬鹵化物燈；3、充入鏑、鈥、銩等金屬鹵化物燈；、充入鏑、鈥、銩等金屬鹵化物燈；4、充入錫、鋁等金屬鹵化物燈；、充入錫、鋁等金屬鹵化物燈；2-啟動電阻；3-啟動電極；4-主電極；5-放電管；6-金屬支架；10-保溫膜金屬鹵化物燈金屬鹵化物燈優(yōu)點：優(yōu)點： 尺寸小、功率大尺寸小、功率大 光效高、光色好光效高、光色好 顯色指數高顯色指數高 受環(huán)境影響較小，耐震好受環(huán)境影響較小，耐震好金

50、屬鹵化物燈金屬鹵化物燈缺點：缺點： 啟動設備復雜啟動設備復雜 起動穩(wěn)定時間起動穩(wěn)定時間4 410min10min 再起動穩(wěn)定時間再起動穩(wěn)定時間101015min15min 壽命低壽命低 不宜頻繁啟動不宜頻繁啟動 價格昂貴價格昂貴金屬鹵化物燈金屬鹵化物燈主要適用場合：主要適用場合：機場、體育場的探照燈，公園庭院照明，機場、體育場的探照燈，公園庭院照明，電影電視拍攝光源，歌舞廳裝飾照明。電影電視拍攝光源，歌舞廳裝飾照明。（3）鈉燈 是利用鈉蒸汽放電的氣體放電燈的總稱。是利用鈉蒸汽放電的氣體放電燈的總稱。主要有低壓鈉燈、高壓鈉燈兩大類主要有低壓鈉燈、高壓鈉燈兩大類。低壓鈉燈低壓鈉燈優(yōu)點：優(yōu)點： 光效

51、最高（光效最高（150 lm/w)150 lm/w) 壽命長壽命長(2000(20006000h)6000h) 視覺敏感高，透霧性好視覺敏感高，透霧性好缺點：缺點： 水平點燃水平點燃 顯色性差，為單一光色顯色性差，為單一光色低壓鈉燈低壓鈉燈主要適用場合：主要適用場合： 一般用在鐵路、高架橋、隧道要求能見度一般用在鐵路、高架橋、隧道要求能見度高不要求顯色性的場所。黃色光透霧性強，高不要求顯色性的場所。黃色光透霧性強，該燈也適宜于多霧區(qū)域的照明。該燈也適宜于多霧區(qū)域的照明。高壓鈉燈高壓鈉燈優(yōu)點：優(yōu)點： 光效最高（光效最高（150 lm/w)150 lm/w) 壽命長壽命長(5000h)(5000h

52、) 透霧性好，色溫透霧性好，色溫2300K2300K 體積小，亮度高體積小，亮度高缺點：缺點： 顯色性差顯色性差(R(Ra a：202025)25) 高壓鈉燈高壓鈉燈主要適用場合：主要適用場合：一般一般適于道路、機場、車站、碼頭等照明。適于道路、機場、車站、碼頭等照明。高壓鈉燈照明效果高壓鈉燈照明效果（4）氙燈是利用氙氣產生放電現象制成的高效率電光源。高亮度長弧氙燈電光源高亮度長弧氙燈電光源超高壓短弧氙燈超高壓短弧氙燈氙燈氙燈優(yōu)點：優(yōu)點： 光色好，接近日光，顯色性好 啟動時間短 光效高 體積小，亮度高 壽命長缺點：缺點： 紫外線輻射強（5）熒光高壓汞燈 利用汞放電時產生的高氣壓來獲得高發(fā)光效率

53、的一種光源。熒光高壓汞燈熒光高壓汞燈優(yōu)點：優(yōu)點： 價格低 壽命長（5000-24000h） 光效高 亮度高缺點：缺點： 顯色性差熒光高壓汞燈熒光高壓汞燈主要適用場合：主要適用場合： 一般用在廣場、車站、街道、工地、高大廠房燈需要大范圍照明而不需要分辨顏色的地方。3 3 電致發(fā)光電光源（1） 發(fā)光二級管（LED） 是一種將電能直接轉換為光能的半導體電致是一種將電能直接轉換為光能的半導體電致發(fā)光（發(fā)光（ELEL）器件。和傳統(tǒng)的光源相比，）器件。和傳統(tǒng)的光源相比，LEDLED作為一作為一種新型的半導體光源，其特點表現在以下幾個方種新型的半導體光源，其特點表現在以下幾個方面：面： 1、壽命長：長達、壽

54、命長：長達100000小時，在維護和換燈困難的場合，小時，在維護和換燈困難的場合， 使用使用LED作為光源，可以大大降低維護費用。作為光源，可以大大降低維護費用。2、啟動時間短：響應時間只需要幾十納秒，相對于傳統(tǒng)光源、啟動時間短：響應時間只需要幾十納秒，相對于傳統(tǒng)光源 的幾十秒或者幾十分鐘來講，不可同日而語。的幾十秒或者幾十分鐘來講，不可同日而語。3、結構牢固：、結構牢固：LED是采用環(huán)氧樹脂封裝的半導體發(fā)光的固體是采用環(huán)氧樹脂封裝的半導體發(fā)光的固體 光源，其結構不包含玻璃、燈絲等易損壞的部光源，其結構不包含玻璃、燈絲等易損壞的部 性很高。性很高。4、功耗低：是一種節(jié)能光源，光效方面還有較大的上升空間。、功耗低：是一種節(jié)能光源，光效方面還有較大的上升空間。5、其他：、其他：LED發(fā)光體接近點光源，利于對燈具的設計，應用前發(fā)光體接近點光源，利于