第二篇第7章光環(huán)境基本知識1-2節(jié)

1、意義 光環(huán)境由光照射室內(nèi)、外空間所形成光環(huán)境由光照射室內(nèi)、外空間所形成建筑物建筑物理環(huán)境的一個重要組成部分。理環(huán)境的一個重要組成部分。眼睛眼睛與光環(huán)境密切聯(lián)系，與光環(huán)境密切聯(lián)系，物體與環(huán)境物體與環(huán)境通過被光照亮為人眼感知。通過被光照亮為人眼感知。第二篇 建筑光環(huán)境光通過太陽（自然光）或人造光源（人工照明）提供光通過太陽（自然光）或人造光源（人工照明）提供功能：功能：采光和照明采光和照明光環(huán)境好，可提高工作效率和光環(huán)境好，可提高工作效率和產(chǎn)品質(zhì)量，有利于安全和保護視力健康。產(chǎn)品質(zhì)量，有利于安全和保護視力健康。 藝術(shù)：藝術(shù)：能建構(gòu)空間、能建構(gòu)空間、 塑造形體、塑造形體、 渲染氣氛、渲染氣氛、 顯現(xiàn)

2、色顯現(xiàn)色彩、彩、 突出重點、突出重點、 引導(dǎo)視線、引導(dǎo)視線、 裝飾環(huán)境裝飾環(huán)境表現(xiàn)建筑表現(xiàn)建筑與美化室內(nèi)、外環(huán)境的重要手段。與美化室內(nèi)、外環(huán)境的重要手段。 建筑師應(yīng)當(dāng)掌握如何合理而巧妙地運用建筑光環(huán)建筑師應(yīng)當(dāng)掌握如何合理而巧妙地運用建筑光環(huán)境的設(shè)計與表現(xiàn)手法，來構(gòu)建意境非凡、效果動人的境的設(shè)計與表現(xiàn)手法，來構(gòu)建意境非凡、效果動人的建筑作品。建筑作品。建筑光環(huán)境設(shè)計是建筑創(chuàng)作中重要手建筑光環(huán)境設(shè)計是建筑創(chuàng)作中重要手段。段。意義朗香教堂神秘光影室內(nèi)照明室外照明建筑日景和夜景水晶宮第一章 建筑光環(huán)境基本知識 第一節(jié) 眼睛與視覺 第二節(jié) 基本光度單位與應(yīng)用 帶三節(jié) 材料的光學(xué)性質(zhì) 第四節(jié) 視度及其影響

3、因素重點關(guān)注重點關(guān)注第一節(jié) 眼睛與視覺 一、光的本質(zhì)與特性 “光光” ” 的本質(zhì)：的本質(zhì)： 客觀物理意義：以電磁波形式傳播的輻射能；客觀物理意義：以電磁波形式傳播的輻射能； 人主觀感覺：輻射能刺激眼睛所引起人主觀感覺：輻射能刺激眼睛所引起 “ “亮亮” ” 的感的感覺。覺。 總結(jié)：光是一種能夠在人視覺系統(tǒng)上引起光感覺總結(jié)：光是一種能夠在人視覺系統(tǒng)上引起光感覺的的電磁輻射電磁輻射，波長范圍，波長范圍380nm780nm可見光可見光 波長大于波長大于780nm的紅外線、無線電波，小于的紅外線、無線電波，小于380nm的紫的紫外線、外線、射線，人眼均感覺不到。射線，人眼均感覺不到。 “光光”的波長的

4、波長特性特性： 不同波長的光在人眼中形成不同的不同波長的光在人眼中形成不同的顏色感覺顏色感覺。 不同波長的光引起的視覺不同波長的光引起的視覺明亮程度明亮程度不同。不同。人眼的構(gòu)造二、人眼的構(gòu)造 角膜 透明外膜，光線由此進入。 虹膜 根據(jù)光線強弱水平開閉的彩色隔膜。 瞳孔 虹膜中間的孔光圈，調(diào)節(jié)進光量的大小。 水晶體 瞳孔后扁球形彈性透明體透鏡，根據(jù)遠近視覺調(diào)節(jié)光線并聚焦在視網(wǎng)膜上。 人眼的構(gòu)造 視網(wǎng)膜 眼睛感光內(nèi)層膠卷，由無數(shù)感光細胞組成。 感光細胞 分錐狀細胞和桿狀細胞。錐狀細胞集中在正對瞳孔的視網(wǎng)膜中央?yún)^(qū)域，稱黃斑區(qū)。此處桿狀細胞很少，越遠離黃斑區(qū)，錐狀細胞越少，桿狀細胞越多。錐狀細胞與桿

5、狀細胞的分布 錐狀細胞在明亮環(huán)境下，對色覺和視覺敏銳度起決定作用。桿狀細胞在黑暗環(huán)境下對明暗感覺起決定作用。 盲點 視神經(jīng)穿出視網(wǎng)膜處，既無桿狀細胞也無錐狀細胞，對光無反應(yīng)。 視網(wǎng)膜 眼睛感光內(nèi)層膠卷，由無數(shù)感光細胞組成。 感光細胞 分錐狀細胞和桿狀細胞。錐狀細胞集中在正對瞳孔的視網(wǎng)膜中央?yún)^(qū)域，稱黃斑區(qū)。此處桿狀細胞很少，越遠離黃斑區(qū)，錐狀細胞越少，桿狀細胞越多。錐狀細胞與桿狀細胞的分布 錐狀細胞在明亮環(huán)境下，對色覺和視覺敏銳度起決定作用。桿狀細胞在黑暗環(huán)境下對明暗感覺起決定作用。 盲點 視神經(jīng)穿出視網(wǎng)膜處，既無桿狀細胞也無錐狀細胞，對光無反應(yīng)。 三、人眼的視覺特點 （一）視角、視力和視野 1

6、、視角 被觀看物體的大小對眼睛形成的張角。觀看物體距離一定時，視角大表示被觀看物體的尺寸大。= d 3440 / l（分）（ 視角（分）；d 物體尺寸； l 觀看距離 ）視角定義 2、視力 視力表檢驗視力的高低觀看最小視角的倒數(shù)。 如：5m處看視力表上的視標(biāo)，當(dāng)視標(biāo)為1.46mm時，視角正好為1分把能識別1分視角的視標(biāo)的視力作為1，識別2分視標(biāo)的視力等于0.5。 3、視野 人雙眼不動的視野范圍為：水平面180；垂直面130，上方為60，下方為70。 雙眼視野剖面 中心視場：黃斑區(qū)對應(yīng)的角度約為2，即視線上下約1。具有最高的視覺敏銳度，能分辨最微小的細部，提供最佳的顏色響應(yīng)。錐狀細胞多 視覺清楚

7、區(qū)域：視線上下約30范圍，觀看物體總體有利的位置。站在距離被觀察物高度21.5倍的位置，能處于視覺清楚區(qū)域內(nèi)站立或坐姿放松站立或坐姿放松狀態(tài)視覺中心狀態(tài)視覺中心 （二）明適應(yīng)與暗適應(yīng) 1、明、暗視覺 明視覺 當(dāng)環(huán)境亮度超過3cdm2時，視覺完全由錐狀細胞起作用，稱明視覺。明視覺能夠辨認很小細節(jié)，具有顏色感覺，且對外界亮度變化的適應(yīng)能力強。 暗視覺 當(dāng)環(huán)境亮度低于1060.03cdm2時，屬暗視覺。主要由視網(wǎng)膜的桿狀細胞起作用。暗視覺只有明暗感覺而無顏色感覺，也無法分辨物體的細節(jié)。亮度單位 2、明、暗適應(yīng) 明適應(yīng) 由暗環(huán)境到明亮環(huán)境下的適應(yīng)，所需時間36s。 暗適應(yīng) 由明亮環(huán)境到暗環(huán)境下的適應(yīng)，

8、所需時間1035分鐘。 空間設(shè)計中應(yīng)考慮人員行進過程中可能出現(xiàn)的視適應(yīng)問題。當(dāng)出現(xiàn)環(huán)境亮度變化過大情況，應(yīng)考慮設(shè)置必要的過渡空間，使人眼有足夠的適應(yīng)時間（三）顏色的感覺 人眼具有感知顏色的能力，稱色覺。明視覺時，人們對于380780nm范圍內(nèi)的電磁波引起不同的顏色感覺。不同波長的光在視覺上形成不同顏色。如700nm的單色光呈紅色。（四）相對光譜光視效率V() 人眼觀看同樣功率的輻射，不同波長時感覺到的明亮程度不一樣。常用光譜光視效率曲線表示。 表示獲得相同視覺感覺時，波長m和波長的單色光輻射通量的比。 m選在視感最大值處：明視覺時為555nm（黃綠光），暗視覺為507nm（藍綠光）。明視覺時人

9、眼對555nm的黃綠光最敏感，暗視覺時對507nm的藍綠光最敏感。光譜光視效率曲線重點關(guān)注V()（五）錯覺 由于記憶、經(jīng)驗和情感的介入，有時眼睛不能知覺物體的正確形狀的現(xiàn)象，稱為錯視。 斑 點 效 應(yīng) 斑點效應(yīng)：即白色條紋的交點在邊緣視覺情況下，變成灰點。如果頂棚燈具的布局出現(xiàn)黑色與光亮區(qū)域的交替則會形成斑點效應(yīng)，產(chǎn)生目眩的感覺。第二節(jié) 基本光度單位和應(yīng)用 基本的光度單位基本光度量單位 一、光通量 輻射通量輻射功率，e, 光源單位時間內(nèi)輻射的能量。 光通量100W普通白熾燈（1250lm），40W熒光燈（2200lm）光源單位時間內(nèi)向周圍空間輻射出去的并使人眼產(chǎn)生光感的能量，符號，單位為lm(

10、流明）。=K Km m V( V( ) ) e,e, 波長為的光源的光通量（lm）； V() 波長為的光源的相對光譜光視效率； e, 波長為的光源的輻射通量（功率）（W）； Km 最大光譜光視效能，明視覺時為683（lm/W）。 由于人眼對不同波長的電磁波具有不同的靈敏度，不能用輻射通量或輻射功率來衡量光能量 二、發(fā)光強度 發(fā)光強度I光源的光通量在某方向空間分布密度，符號I ?？臻g分布 立體角引入引入立體角概念【例1】已知低壓鈉光燈發(fā)出波長為589nm的單色光，設(shè)其輻射通量為10.3W，試計算其發(fā)出的光通量?！窘狻坑上鄬庾V光效率明視覺(實線)曲線中可查出，對應(yīng)于波長589nm的V（）0.78

11、，則該單色光源發(fā)出的光通量為：589683 10.3 0.785487(lm)光源在某一方向上的發(fā)光強度可表示為： I = / / 光強單位為坎德拉（cd）思考一盞白熾燈的光通量為1250lm，如它向四周均勻發(fā)射光通量，求其發(fā)光強度？一個半圓球吸頂燈均勻發(fā)出3258lm光通，求燈正下方發(fā)光強度是多少？球的表面積公式：4r2 半徑為r的球體。球面上某塊面積A對球心形成的角，符號。單位Sr（球面度）。 = A /r2 三、照度E 照度是表示被照面上光通量的密度，符號E，單位為勒克斯（lx）。 E = /A 照度單位很小40W白熾燈下1m處的照度約為30lx； 加一搪瓷傘形罩后照度就增加到73lx；

12、陰天中午室外照度為800020000lx；晴天中午在陽光下的室外照度可高達80000120000lx;月光下照度只有幾lx。 房間內(nèi)同一位置，放置黑色和白色兩物體，雖照度相同，但在人眼中引起不同視覺感覺，白色物體看起來亮得多。表面照度并不能直接表明人眼視覺感覺。引入亮度 四、亮度 發(fā)光體在視線方向單位投影面積發(fā)出的發(fā)光強度該發(fā)光體表面亮度，符號L。 L = I / A cos 單位：cd/m2 其他單位：熙提（sb）、 阿熙提（asb） 1sb=104cd/m2 ；1asb=1/cd/m2 視網(wǎng)膜上物像照度和發(fā)光體在視線方向投影面積成反比，與發(fā)光體在視線方向發(fā)光強度成正比 。視網(wǎng)膜上物像視網(wǎng)膜

13、上物像照度照度 物理亮度與表（主）觀亮度 亮度反映物體表面的物理特性；而主觀所感受到物體明亮程度，除與物體表面亮度有關(guān)外，還與所處環(huán)境明暗程度有關(guān)。為區(qū)別這兩種不同亮度概念，常將前者稱為“物理亮度”，后者稱為“表（主）觀亮度”。白狗效應(yīng) 五、照度與發(fā)光強度的關(guān)系（點光源） 一個點光源在被照面上形成的照度，與光源在這個方向上的發(fā)光強度，遵循“距離平方反比定律”。E = I / /r2 點光源產(chǎn)生照度的概念 簡單推導(dǎo)： 已知：E=/A (1) 又知：I =/ 得：=I (2) 由：=A / r2 代入(2) 得：=I A / r2 （3） 把（3）代入（1） 得：E=I / r2光線垂直入射光線垂

14、直入射到被照面上到被照面上注意：點光源一般是指光源尺寸小于它到被照面距離的1/5。不同平面上形成的照度 點光源照射方向與被照面法線形成一定夾角（），則被照上形成的照度公式即為： E = I cos/ /r2 公式表明：點光源在任一表面上形成照度與該方向的發(fā)光強度成正比，與入射光線與被照面法線形成的夾角余弦成正比，與它到被照面的距離平方成反比。余弦定理E1=/A1 E2= /A2A1=A2cosE2= E1cos轉(zhuǎn)換為垂直方向距離平方反比定律是余弦定律的特例=0指入射光指入射光線與被照面線與被照面法線夾角法線夾角【例題】桌上2m處掛40W白熾燈，求燈下桌面點1處照度E1及點2處照度值E2（白熾燈

15、在任一方向上的發(fā)光強度均為30cd）。解： I=30 E1= I cos0 / r2 =（30 / 22） =7.5 lx E2=I cos/ r2 = 30 cos26 /（22+11） 5.4 lxcos=2/(22+12)1/2 六、照度與亮度的關(guān)系（線光源） 照度與亮度的關(guān)系是指光源亮度和在被照面上所形成的照度間的關(guān)系，遵循“立體角投影定律”。 E=L cos 在發(fā)光面上取微元dAdA,可視為點光源。被照面上形成照度：2rAcos發(fā)光面被照面入射光線與被照面法線夾角入射光線與發(fā)光面法線夾角dE=dIcos/r/r2 2（1 1）由亮度與光強關(guān)系： d I=L dA cos （2）把2代入1：dE=L cos dA cos /r2 （3 3）dddE=L cos d （4 4） 照度與亮度的關(guān)系是指光源亮度和在被照面上所形成的照度間的關(guān)系遵循“立體角投影定律”。 E = L cos 某一亮度為L的發(fā)光表面在被照面上形成照度發(fā)光表面亮度L與其在被照面上形成立體角在被照面上的投影（ cos）的乘積。線光源2rAcos2rA