建筑物理第一講光環(huán)境、視覺(jué)與光度量單位

1、1Zhang-xiuxinZhang-xiuxin2全篇共分五講：全篇共分五講：第一講：光環(huán)境、視覺(jué)與光度量單位第一講：光環(huán)境、視覺(jué)與光度量單位第二講：顏色的第二講：顏色的 基本概念與光環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)基本概念與光環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)第三講：天然光環(huán)境第三講：天然光環(huán)境(一一)-晝光光源與采光設(shè)計(jì)晝光光源與采光設(shè)計(jì)第四講：人工光環(huán)境（一）第四講：人工光環(huán)境（一）-人工光源與采光人工光源與采光第五講：人工光環(huán)境（二）第五講：人工光環(huán)境（二）-室內(nèi)環(huán)境照明設(shè)計(jì)室內(nèi)環(huán)境照明設(shè)計(jì)3第一講：第一講：光環(huán)境、視覺(jué)與光度量單位光環(huán)境、視覺(jué)與光度量單位光是一種電磁輻射能光是一種電磁輻射能人類(lèi)的生活離不開(kāi)光人類(lèi)的生活離不開(kāi)

2、光4主講內(nèi)容：主講內(nèi)容：n1.1、 光環(huán)境概述光環(huán)境概述n1.2 、眼睛與視覺(jué)、眼睛與視覺(jué)n1.3 、視覺(jué)特性、視覺(jué)特性n1.4 、基本光度量單位及其應(yīng)用、基本光度量單位及其應(yīng)用n1.5 、材料的光學(xué)性質(zhì)、材料的光學(xué)性質(zhì)5n在生產(chǎn)、工作、學(xué)習(xí)場(chǎng)所，良好的光環(huán)境可以振奮人在生產(chǎn)、工作、學(xué)習(xí)場(chǎng)所，良好的光環(huán)境可以振奮人的精神，提高工作效率和產(chǎn)品質(zhì)量，保障人身安全和的精神，提高工作效率和產(chǎn)品質(zhì)量，保障人身安全和視力健康。視力健康。n在娛樂(lè)、休息、公共活動(dòng)場(chǎng)所，光環(huán)境的首要作用，在娛樂(lè)、休息、公共活動(dòng)場(chǎng)所，光環(huán)境的首要作用，在于創(chuàng)造舒適優(yōu)雅、活潑生動(dòng)，或莊重嚴(yán)肅的環(huán)境氣在于創(chuàng)造舒適優(yōu)雅、活潑生動(dòng)，或莊

3、重嚴(yán)肅的環(huán)境氣氛，對(duì)人的情緒狀態(tài)、心理感受產(chǎn)生積極的影響。氛，對(duì)人的情緒狀態(tài)、心理感受產(chǎn)生積極的影響。 1. 1 光環(huán)境概述光環(huán)境概述：光環(huán)境的涵義：光環(huán)境的涵義u光環(huán)境（光環(huán)境（Luminous environment）：）：是由是由光與顏光與顏色色在室內(nèi)建立的同房間形狀有關(guān)的生理和心理環(huán)境。在室內(nèi)建立的同房間形狀有關(guān)的生理和心理環(huán)境。6n1.1.1: 光環(huán)境的涵義光環(huán)境的涵義n人們依靠不同的感覺(jué)器官?gòu)耐饨绔@得各種信息，人們依靠不同的感覺(jué)器官?gòu)耐饨绔@得各種信息，其中約有其中約有80%來(lái)自光和視覺(jué)來(lái)自光和視覺(jué)n建筑師的任務(wù)之一，就是要為人們創(chuàng)造優(yōu)良的建筑師的任務(wù)之一，就是要為人們創(chuàng)造優(yōu)良的光環(huán)

4、境。光環(huán)境。781.1.1.2 光環(huán)境設(shè)計(jì)光環(huán)境設(shè)計(jì)u 光環(huán)境設(shè)計(jì)要運(yùn)用很多學(xué)科的基礎(chǔ)理論，如建筑學(xué)、光環(huán)境設(shè)計(jì)要運(yùn)用很多學(xué)科的基礎(chǔ)理論，如建筑學(xué)、物理學(xué)、美學(xué)、生理學(xué)、心理學(xué)、人工工效等等，它既物理學(xué)、美學(xué)、生理學(xué)、心理學(xué)、人工工效等等，它既是科學(xué)，又是藝術(shù)，同時(shí)又受經(jīng)濟(jì)和能源的制約。是科學(xué)，又是藝術(shù)，同時(shí)又受經(jīng)濟(jì)和能源的制約。 （1）天然光環(huán)境設(shè)計(jì)；）天然光環(huán)境設(shè)計(jì)； （2）人工光環(huán)境設(shè)計(jì)；）人工光環(huán)境設(shè)計(jì)；9 （1）天然光環(huán)境設(shè)計(jì)，太陽(yáng)是生命之源，它以無(wú)盡的光和熱）天然光環(huán)境設(shè)計(jì)，太陽(yáng)是生命之源，它以無(wú)盡的光和熱哺育大地，充分利用晝光照明和渲染氣氛，哺育大地，充分利用晝光照明和渲染氣氛，

5、不僅可以獲得較不僅可以獲得較高的視覺(jué)功效，節(jié)約能源和費(fèi)用，也是人們?cè)谏砗托睦砩细叩囊曈X(jué)功效，節(jié)約能源和費(fèi)用，也是人們?cè)谏砗托睦砩细械绞娣M意的關(guān)鍵因素。感到舒服滿意的關(guān)鍵因素。（2）人工光環(huán)境設(shè)計(jì)，自從）人工光環(huán)境設(shè)計(jì)，自從1879年愛(ài)迪生發(fā)明電燈以來(lái)，人年愛(ài)迪生發(fā)明電燈以來(lái)，人類(lèi)結(jié)束了借火光照明的漫長(zhǎng)歲月，步入了人工照明的新時(shí)代。類(lèi)結(jié)束了借火光照明的漫長(zhǎng)歲月，步入了人工照明的新時(shí)代。建筑物內(nèi)不僅在夜間采用人工照明，有些場(chǎng)所，白天也要用建筑物內(nèi)不僅在夜間采用人工照明，有些場(chǎng)所，白天也要用人工照明，為了使建筑物在白天和夜晚都能同樣的使用和美人工照明，為了使建筑物在白天和夜晚都能同樣的使用和美

6、觀，掌握一些人工光環(huán)境的設(shè)計(jì)方法和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)尤為重要。觀，掌握一些人工光環(huán)境的設(shè)計(jì)方法和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)尤為重要。光環(huán)境設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容光環(huán)境設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容10光環(huán)境的三種設(shè)計(jì)理念光環(huán)境的三種設(shè)計(jì)理念理念之一：設(shè)計(jì)空間就是設(shè)計(jì)光亮理念之一：設(shè)計(jì)空間就是設(shè)計(jì)光亮理念之二：對(duì)主動(dòng)光源和被動(dòng)光源的理解理念之二：對(duì)主動(dòng)光源和被動(dòng)光源的理解理念之三：光環(huán)境中光與影的應(yīng)用理念之三：光環(huán)境中光與影的應(yīng)用11設(shè)計(jì)理念之一：設(shè)計(jì)理念之一：u實(shí)在空間和亮度空間：實(shí)在空間和亮度空間： 如果把由實(shí)際物體構(gòu)成的空間稱(chēng)之為如果把由實(shí)際物體構(gòu)成的空間稱(chēng)之為“實(shí)在空間實(shí)在空間”，那么由這些那么由這些實(shí)際物體的亮度實(shí)際物體的亮度構(gòu)成的視覺(jué)

7、空間就稱(chēng)之為構(gòu)成的視覺(jué)空間就稱(chēng)之為“亮亮度空間度空間”。u“亮度空間亮度空間”是是“實(shí)在空間實(shí)在空間”的視覺(jué)轉(zhuǎn)化器。的視覺(jué)轉(zhuǎn)化器。12n實(shí)際物體的實(shí)際物體的“實(shí)在空間實(shí)在空間”只有通過(guò)亮度轉(zhuǎn)化為只有通過(guò)亮度轉(zhuǎn)化為“亮度空亮度空間間”才能被視覺(jué)所感受才能被視覺(jué)所感受。n路易路易康說(shuō)：康說(shuō)：“設(shè)計(jì)空間就是設(shè)計(jì)光亮設(shè)計(jì)空間就是設(shè)計(jì)光亮”，“亮度空間亮度空間”才是建筑設(shè)計(jì)作為一種空間視覺(jué)藝術(shù)的真正目的，而實(shí)體才是建筑設(shè)計(jì)作為一種空間視覺(jué)藝術(shù)的真正目的，而實(shí)體形式的構(gòu)筑只是一種準(zhǔn)備和前提。形式的構(gòu)筑只是一種準(zhǔn)備和前提。 13路易路易康康是是美國(guó)現(xiàn)代建筑師。美國(guó)現(xiàn)代建筑師。 路易路易康康的作品的作品:堅(jiān)實(shí)

8、厚重堅(jiān)實(shí)厚重，不表露結(jié)構(gòu)功能，不表露結(jié)構(gòu)功能，他在設(shè)計(jì)中他在設(shè)計(jì)中成功的運(yùn)用了光線的變化，是建筑設(shè)計(jì)中光影運(yùn)用的開(kāi)拓者。成功的運(yùn)用了光線的變化，是建筑設(shè)計(jì)中光影運(yùn)用的開(kāi)拓者。 在有的設(shè)計(jì)中他將空間區(qū)分為在有的設(shè)計(jì)中他將空間區(qū)分為“服務(wù)的服務(wù)的”和和“被服務(wù)的被服務(wù)的”，把不同用途的空間性質(zhì)進(jìn)行解析、組合、體現(xiàn)秩序，突破了學(xué)把不同用途的空間性質(zhì)進(jìn)行解析、組合、體現(xiàn)秩序，突破了學(xué)院派建筑設(shè)計(jì)從軸線、空間序列和透視效果入手的陳規(guī)，對(duì)建院派建筑設(shè)計(jì)從軸線、空間序列和透視效果入手的陳規(guī)，對(duì)建筑師的創(chuàng)作靈感是一種激勵(lì)啟迪。筑師的創(chuàng)作靈感是一種激勵(lì)啟迪。 路易路易康康的代表作品有賓西法尼亞大學(xué)理查德醫(yī)學(xué)研究

9、中心、的代表作品有賓西法尼亞大學(xué)理查德醫(yī)學(xué)研究中心、耶魯大學(xué)美術(shù)館、愛(ài)塞特圖書(shū)館、孟加拉國(guó)達(dá)卡國(guó)民議會(huì)廳、耶魯大學(xué)美術(shù)館、愛(ài)塞特圖書(shū)館、孟加拉國(guó)達(dá)卡國(guó)民議會(huì)廳、等。等。路易路易康康的著作有的著作有建筑是富于空間想像的創(chuàng)造建筑是富于空間想像的創(chuàng)造、建建筑筑寂靜和光線寂靜和光線、人與建筑的和諧人與建筑的和諧等。等。14孟加拉國(guó)達(dá)卡國(guó)民議會(huì)廳孟加拉國(guó)達(dá)卡國(guó)民議會(huì)廳15金貝爾美術(shù)館金貝爾美術(shù)館-路易斯路易斯康康 美術(shù)館是一個(gè)將天然采光設(shè)計(jì)美術(shù)館是一個(gè)將天然采光設(shè)計(jì)和空間造型相結(jié)合的經(jīng)典范例和空間造型相結(jié)合的經(jīng)典范例 ！16空間與光亮的和諧統(tǒng)一空間與光亮的和諧統(tǒng)一 實(shí)在空間是亮度空間的準(zhǔn)備和前提實(shí)在空間

10、是亮度空間的準(zhǔn)備和前提1718賓館前廳賓館前廳會(huì)議室會(huì)議室“設(shè)計(jì)空間就是設(shè)計(jì)光亮設(shè)計(jì)空間就是設(shè)計(jì)光亮”19設(shè)計(jì)理念之二：對(duì)主動(dòng)光源和被動(dòng)光源的理解設(shè)計(jì)理念之二：對(duì)主動(dòng)光源和被動(dòng)光源的理解人們習(xí)慣上有這樣一個(gè)認(rèn)識(shí)，只有太陽(yáng)、燈管、燈泡人們習(xí)慣上有這樣一個(gè)認(rèn)識(shí)，只有太陽(yáng)、燈管、燈泡這些自身發(fā)光的才叫光源，而實(shí)際上被照亮的界面也是這些自身發(fā)光的才叫光源，而實(shí)際上被照亮的界面也是一種光源。一種光源。-這是兩種不同的光源，前者可稱(chēng)之為主這是兩種不同的光源，前者可稱(chēng)之為主動(dòng)式光源，后者為被動(dòng)式光源；動(dòng)式光源，后者為被動(dòng)式光源；好的光學(xué)設(shè)計(jì)，應(yīng)該好的光學(xué)設(shè)計(jì)，應(yīng)該讓光的表現(xiàn)有非常強(qiáng)的目的性，讓光的表現(xiàn)有非常

11、強(qiáng)的目的性，每每一種光都對(duì)應(yīng)著一種實(shí)體，光照在物面上，一種光都對(duì)應(yīng)著一種實(shí)體，光照在物面上，把點(diǎn)光源變成把點(diǎn)光源變成了面光源，形成了室內(nèi)亮度和景色的互動(dòng)。了面光源，形成了室內(nèi)亮度和景色的互動(dòng)。20好的光學(xué)設(shè)計(jì)，應(yīng)該讓光的表現(xiàn)有非常強(qiáng)的好的光學(xué)設(shè)計(jì)，應(yīng)該讓光的表現(xiàn)有非常強(qiáng)的目的性，每一種光都對(duì)應(yīng)著一種實(shí)體。目的性，每一種光都對(duì)應(yīng)著一種實(shí)體。21“被照亮的界面也是一種光源被照亮的界面也是一種光源”被動(dòng)式光源自身是一種適宜的被動(dòng)式光源自身是一種適宜的亮度，是一個(gè)美麗的亮度，是一個(gè)美麗的“光亮光亮”, 使光照與亮度統(tǒng)一起來(lái)使光照與亮度統(tǒng)一起來(lái)。22 景物形成二次光源景物形成二次光源,照亮室內(nèi)空間，給人

12、照亮室內(nèi)空間，給人一種舒適、雅致的視覺(jué)！一種舒適、雅致的視覺(jué)！232425262728主動(dòng)式光源表面亮度極高主動(dòng)式光源表面亮度極高以至于成為眩光，在亮度以至于成為眩光，在亮度空間中是一個(gè)空間中是一個(gè)“畸點(diǎn)畸點(diǎn)”，29 安藤忠雄曾指出：現(xiàn)代建筑消除了黑暗，創(chuàng)安藤忠雄曾指出：現(xiàn)代建筑消除了黑暗，創(chuàng)造了一個(gè)造了一個(gè)“過(guò)分透明的世界過(guò)分透明的世界”一個(gè)一個(gè)”泛光的世泛光的世界界”，導(dǎo)致了人們無(wú)法去感受場(chǎng)所的獨(dú)特性，導(dǎo)致了人們無(wú)法去感受場(chǎng)所的獨(dú)特性。“這種這種光暈般擴(kuò)散的世界，就像絕對(duì)的黑暗一樣，意味著空光暈般擴(kuò)散的世界，就像絕對(duì)的黑暗一樣，意味著空間的死亡間的死亡” 安藤忠雄有指出：安藤忠雄有指出：“

13、在到處布滿著勻質(zhì)光線的今在到處布滿著勻質(zhì)光線的今天，我仍然追求光明與黑暗之間相互滲透的關(guān)系。天，我仍然追求光明與黑暗之間相互滲透的關(guān)系。設(shè)計(jì)理念之三：光環(huán)境中光與影的應(yīng)用設(shè)計(jì)理念之三：光環(huán)境中光與影的應(yīng)用30空間與光亮的和諧統(tǒng)一空間與光亮的和諧統(tǒng)一 光明與黑暗之間相互滲透的光明與黑暗之間相互滲透的3132安藤曾說(shuō)道：我所感覺(jué)到的是一個(gè)真正存在的空間。當(dāng)建筑安藤曾說(shuō)道：我所感覺(jué)到的是一個(gè)真正存在的空間。當(dāng)建筑以其簡(jiǎn)潔的幾何排列，被從穹頂中央一個(gè)直徑為以其簡(jiǎn)潔的幾何排列，被從穹頂中央一個(gè)直徑為9 9米的洞孔，所米的洞孔，所射進(jìn)的光線照亮?xí)r，這個(gè)建筑的空間才真正地存在。在這種條射進(jìn)的光線照亮?xí)r，這個(gè)

14、建筑的空間才真正地存在。在這種條件下的物體和光線，在大自然里是不會(huì)感覺(jué)到的，這種感覺(jué)只件下的物體和光線，在大自然里是不會(huì)感覺(jué)到的，這種感覺(jué)只有通過(guò)建筑這個(gè)中介體才能獲得，真正能打動(dòng)我的，就是這種有通過(guò)建筑這個(gè)中介體才能獲得，真正能打動(dòng)我的，就是這種建筑的力量。建筑的力量。光的教堂光的教堂古羅馬的萬(wàn)神廟古羅馬的萬(wàn)神廟33 作品中呈現(xiàn)光、影滲透的魅力！作品中呈現(xiàn)光、影滲透的魅力！3435一個(gè)一個(gè)”泛光的世界泛光的世界”，導(dǎo)致了人，導(dǎo)致了人們無(wú)法去感受場(chǎng)所的獨(dú)特性！們無(wú)法去感受場(chǎng)所的獨(dú)特性！u“這種光暈般擴(kuò)散的世界，就這種光暈般擴(kuò)散的世界，就像絕對(duì)的黑暗一樣，意味著空間像絕對(duì)的黑暗一樣，意味著空間的

15、死亡的死亡”361.2 眼睛與視覺(jué)眼睛與視覺(jué)n視覺(jué)的形成即依賴(lài)于眼睛的視覺(jué)的形成即依賴(lài)于眼睛的生理機(jī)能生理機(jī)能和大腦積累的和大腦積累的視覺(jué)經(jīng)驗(yàn)視覺(jué)經(jīng)驗(yàn)，又和，又和照明狀照明狀況密切相關(guān)況密切相關(guān)。人的眼睛和視覺(jué)，就是。人的眼睛和視覺(jué)，就是長(zhǎng)期在自然光照射下演變進(jìn)化的。長(zhǎng)期在自然光照射下演變進(jìn)化的。n光是一種能夠在人的視覺(jué)系統(tǒng)上引起光是一種能夠在人的視覺(jué)系統(tǒng)上引起光感覺(jué)的電磁輻射，光的波長(zhǎng)范圍為光感覺(jué)的電磁輻射，光的波長(zhǎng)范圍為380nm780nm。波長(zhǎng)大于。波長(zhǎng)大于780nm的的紅外線、無(wú)線電波等，以及小于紅外線、無(wú)線電波等，以及小于380nm的紫外線、的紫外線、X射線等，人眼均射線等，人眼均感

16、覺(jué)不到。感覺(jué)不到。n右圖：太陽(yáng)輻射的電磁波右圖：太陽(yáng)輻射的電磁波1nm=10-9 m37人的肉眼只能對(duì)人的肉眼只能對(duì)380380780nm780nm的可的可見(jiàn)光作出反應(yīng)。見(jiàn)光作出反應(yīng)。38眼睛的主要組成部分和其功能：眼睛的主要組成部分和其功能： 瞳孔、水晶瞳孔、水晶體、視網(wǎng)膜、感光細(xì)胞體、視網(wǎng)膜、感光細(xì)胞39q 視網(wǎng)膜上布滿了感光細(xì)視網(wǎng)膜上布滿了感光細(xì)胞胞錐狀細(xì)胞和桿狀細(xì)胞錐狀細(xì)胞和桿狀細(xì)胞，經(jīng)，經(jīng)光線照射產(chǎn)生神經(jīng)沖動(dòng)，傳輸光線照射產(chǎn)生神經(jīng)沖動(dòng)，傳輸?shù)揭暽窠?jīng)，再傳至大腦，產(chǎn)生到視神經(jīng)，再傳至大腦，產(chǎn)生視覺(jué)。視覺(jué)。q感光細(xì)胞在視網(wǎng)膜上的分布感光細(xì)胞在視網(wǎng)膜上的分布是不均勻的：是不均勻的：錐體細(xì)胞

17、主要集錐體細(xì)胞主要集中在視網(wǎng)膜的中心部位，成為中在視網(wǎng)膜的中心部位，成為“黃斑黃斑”的黃色區(qū)域，黃斑區(qū)的黃色區(qū)域，黃斑區(qū)的中心有一小凹，叫的中心有一小凹，叫“中心中心窩窩”。黃斑區(qū)域以外錐體細(xì)胞黃斑區(qū)域以外錐體細(xì)胞的個(gè)數(shù)急劇下降，與此相反，的個(gè)數(shù)急劇下降，與此相反，在中心窩處幾乎沒(méi)有桿狀細(xì)胞，在中心窩處幾乎沒(méi)有桿狀細(xì)胞，自中心窩以外，其密度迅速增自中心窩以外，其密度迅速增加。加。視網(wǎng)膜的剖面圖視網(wǎng)膜的剖面圖40錐體細(xì)胞：錐體細(xì)胞：在明亮環(huán)境在明亮環(huán)境下能分辨出下能分辨出物體的物體的細(xì)部細(xì)部和顏色和顏色；在環(huán)境的明在環(huán)境的明暗發(fā)生變化暗發(fā)生變化時(shí)能迅速反時(shí)能迅速反應(yīng)，以適應(yīng)應(yīng)，以適應(yīng)新的環(huán)境。新

18、的環(huán)境。兩種細(xì)胞的功能特征兩種細(xì)胞的功能特征桿狀細(xì)胞：桿狀細(xì)胞：在黑暗環(huán)境中在黑暗環(huán)境中對(duì)明暗感覺(jué)起對(duì)明暗感覺(jué)起決定作用，不決定作用，不能分辨物體細(xì)能分辨物體細(xì)部和顏色，部和顏色，對(duì)明暗的變化對(duì)明暗的變化反應(yīng)緩慢。反應(yīng)緩慢。411.3 視覺(jué)特性視覺(jué)特性無(wú)論是對(duì)目標(biāo)的察覺(jué)、辨認(rèn)、識(shí)別，還是對(duì)光環(huán)境的一般無(wú)論是對(duì)目標(biāo)的察覺(jué)、辨認(rèn)、識(shí)別，還是對(duì)光環(huán)境的一般反應(yīng)來(lái)說(shuō)，反應(yīng)來(lái)說(shuō)，視覺(jué)都是一個(gè)極其復(fù)雜的系統(tǒng)，視覺(jué)都是一個(gè)極其復(fù)雜的系統(tǒng)，視覺(jué)系統(tǒng)有很視覺(jué)系統(tǒng)有很大的自調(diào)能力，能對(duì)傳遞的信息自行調(diào)節(jié)到最佳清晰度大的自調(diào)能力，能對(duì)傳遞的信息自行調(diào)節(jié)到最佳清晰度。它具有以下特性：它具有以下特性：1.3.1 亮度閾

19、限亮度閾限暗視覺(jué)暗視覺(jué)：指在黑暗環(huán)境里（：指在黑暗環(huán)境里（0.001cd/m2以下的亮度水平），桿狀細(xì)胞起以下的亮度水平），桿狀細(xì)胞起作用，暗視覺(jué)只有黑灰白三色。相當(dāng)于晚上暗處。作用，暗視覺(jué)只有黑灰白三色。相當(dāng)于晚上暗處。明視覺(jué)明視覺(jué)：指在明亮環(huán)境中（大于：指在明亮環(huán)境中（大于3 cd/m2的亮度水平），視網(wǎng)膜錐體細(xì)的亮度水平），視網(wǎng)膜錐體細(xì)胞起作用，分辨顏色和細(xì)部。胞起作用，分辨顏色和細(xì)部。中間視覺(jué)中間視覺(jué)：在：在3 -0.001cd/m2之間，相當(dāng)于道路照明和居住區(qū)照明的明暗。之間，相當(dāng)于道路照明和居住區(qū)照明的明暗。人眼對(duì)光的適應(yīng)范圍遠(yuǎn)比人能夠感受的溫度變化大的多，其閾限為：人眼對(duì)光的適應(yīng)

20、范圍遠(yuǎn)比人能夠感受的溫度變化大的多，其閾限為： 10-6cd/m2106cd/m2視覺(jué)閾限值遵守兩定律視覺(jué)閾限值遵守兩定律 ： 里科定律里科定律 亮度亮度面積（目標(biāo)）面積（目標(biāo)）=常數(shù)常數(shù) 邦森邦森羅斯科定律羅斯科定律 亮度亮度時(shí)間時(shí)間=常數(shù)常數(shù)2421.3.2 光亮效應(yīng)光亮效應(yīng)韋勃定律（心理物理學(xué)的韋勃定律（心理物理學(xué)的一個(gè)著名的定律）一個(gè)著名的定律）對(duì)于外界光刺激的變化，人視覺(jué)的反應(yīng)，韋勃通過(guò)心理對(duì)于外界光刺激的變化，人視覺(jué)的反應(yīng)，韋勃通過(guò)心理物理試驗(yàn)得到：物理試驗(yàn)得到：能察覺(jué)到的光刺激變化能察覺(jué)到的光刺激變化同刺激水平的比同刺激水平的比值是一常數(shù)關(guān)系。值是一常數(shù)關(guān)系。 /=（常數(shù)）（常數(shù)

21、）用儀器測(cè)得照明量用儀器測(cè)得照明量稱(chēng)為稱(chēng)為“刺激刺激”，這是一客觀物理量。，這是一客觀物理量。把人眼可以感知的光刺激變化把人眼可以感知的光刺激變化稱(chēng)為稱(chēng)為“感覺(jué)感覺(jué)”，這是一，這是一個(gè)主觀物理量。個(gè)主觀物理量。例如：在例如：在一一照度為照度為10lx的房間里，增加的房間里，增加1lx的照度剛剛能的照度剛剛能察覺(jué)出變化；在另一個(gè)照度水平為察覺(jué)出變化；在另一個(gè)照度水平為100lx的房間里，就需的房間里，就需要增加要增加10lx的照度才能剛剛察出有照度的變化。兩者的的照度才能剛剛察出有照度的變化。兩者的比率均為比率均為0.1431.3.3 視野視野當(dāng)頭和眼睛不動(dòng)時(shí)，人眼能察覺(jué)到的空間范圍叫視野，在垂

22、當(dāng)頭和眼睛不動(dòng)時(shí)，人眼能察覺(jué)到的空間范圍叫視野，在垂直方向的角度約為直方向的角度約為130，水平方向約為，水平方向約為180視野周?chē)曇爸車(chē)?2內(nèi)的物體能在視網(wǎng)膜中心窩成像，清晰度最高，內(nèi)的物體能在視網(wǎng)膜中心窩成像，清晰度最高，這部分叫中心視野這部分叫中心視野441.3.4 光譜光視效率光譜光視效率不同波長(zhǎng)的光在視覺(jué)上形成不同的顏色，如不同波長(zhǎng)的光在視覺(jué)上形成不同的顏色，如700nm的光呈的光呈紅光，紅光，580nm呈黃光，呈黃光，單一波長(zhǎng)的光呈現(xiàn)一種顏色，稱(chēng)為單一波長(zhǎng)的光呈現(xiàn)一種顏色，稱(chēng)為單色光。單色光。日光和燈光都是有不同波長(zhǎng)的光混合而成的復(fù)合光，他們?nèi)展夂蜔艄舛际怯胁煌ㄩL(zhǎng)的光混合而成的

23、復(fù)合光，他們呈現(xiàn)白色或其他色。呈現(xiàn)白色或其他色。將復(fù)合光中各種波長(zhǎng)輻射的將復(fù)合光中各種波長(zhǎng)輻射的相對(duì)功率量值相對(duì)功率量值按對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)排列按對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)排列聯(lián)結(jié)起來(lái)，就形成該聯(lián)結(jié)起來(lái)，就形成該復(fù)合光的光譜功率分布曲線復(fù)合光的光譜功率分布曲線。在光亮環(huán)境中，輻射功率相等的單色光看起來(lái)在光亮環(huán)境中，輻射功率相等的單色光看起來(lái)555nm的黃的黃綠光最明亮；在較暗的環(huán)境里，綠光最明亮；在較暗的環(huán)境里，510nm的藍(lán)綠光最為敏感。的藍(lán)綠光最為敏感。45光譜光視效率：光譜光視效率：國(guó)際照明委員會(huì)（國(guó)際照明委員會(huì)（CIE）根據(jù)）根據(jù)大量的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，大量的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，人眼觀看人眼觀看同樣功率的輻射，不同波長(zhǎng)同樣功率的輻

24、射，不同波長(zhǎng)的光，感到的明亮程度不一的光，感到的明亮程度不一樣。樣。人眼的這種特性常用光人眼的這種特性常用光譜光視效率譜光視效率V()曲線來(lái)表示。曲線來(lái)表示。在人獲得相同的視覺(jué)感受時(shí)，在人獲得相同的視覺(jué)感受時(shí)，波長(zhǎng)波長(zhǎng)m（視感覺(jué)最大值處（視感覺(jué)最大值處-555和和510nm）和波長(zhǎng)和波長(zhǎng)的單色光輻射的單色光輻射通量通量（輻射源在單位時(shí)間內(nèi)發(fā)出（輻射源在單位時(shí)間內(nèi)發(fā)出的能量，單位為瓦，的能量，單位為瓦，W）的比。的比。 V()= e.m /e46架設(shè)在物架設(shè)在物理量與視理量與視知覺(jué)之間知覺(jué)之間的的橋橋光譜光光譜光視效率視效率471.4 基本光度量單位及其應(yīng)用基本光度量單位及其應(yīng)用光環(huán)境的設(shè)計(jì)和評(píng)

25、價(jià)離不開(kāi)光環(huán)境的設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)離不開(kāi)定量的分析和說(shuō)明，需要定量的分析和說(shuō)明，需要借助一些物理光度量來(lái)描述光源與光環(huán)境的特征。借助一些物理光度量來(lái)描述光源與光環(huán)境的特征。常用的光度量有：常用的光度量有：光通量、照度、發(fā)光強(qiáng)度和亮度光通量、照度、發(fā)光強(qiáng)度和亮度1.4.1 光通量光通量描述光源的量描述光源的量由于人眼對(duì)不同波長(zhǎng)的光具有不同的靈敏度，所以由于人眼對(duì)不同波長(zhǎng)的光具有不同的靈敏度，所以不能直接用光源的輻射功率或輻射通量來(lái)衡量光能不能直接用光源的輻射功率或輻射通量來(lái)衡量光能量，須采用以量，須采用以人眼對(duì)光的感覺(jué)量人眼對(duì)光的感覺(jué)量為基準(zhǔn)的單位為基準(zhǔn)的單位光通量來(lái)衡量光通量來(lái)衡量。 48 光通量光通

26、量 : =Kme,V() 單位：流明（單位：流明（Im） 光通量光通量 e,?波長(zhǎng)為?的單色輻射能通量，W； V(?)CIE標(biāo)準(zhǔn)光度觀測(cè)者明視覺(jué)光譜光視效率；標(biāo)準(zhǔn)光度觀測(cè)者明視覺(jué)光譜光視效率； Km 最大光譜光視能，最大光譜光視能，lm /W（明視覺(jué)時(shí)（明視覺(jué)時(shí)683 lm/W） 。建筑光學(xué)中，常用光通量表示一光源發(fā)出的光能多建筑光學(xué)中，常用光通量表示一光源發(fā)出的光能多少，是描述光源的量。如少，是描述光源的量。如100w白熾燈發(fā)出白熾燈發(fā)出1250Im的的光通量，光通量，40w日光燈月發(fā)出日光燈月發(fā)出2200Im的光通量。的光通量。491.4.2 發(fā)光強(qiáng)度發(fā)光強(qiáng)度描述光源的量描述光源的量光通量

27、是說(shuō)明某一光源向四周空間發(fā)射出的總光能量，光通量是說(shuō)明某一光源向四周空間發(fā)射出的總光能量，不同光源發(fā)出的光通量在空間的分布是不同的。不同光源發(fā)出的光通量在空間的分布是不同的。不但要了不但要了解光源發(fā)出的光通量，還要了解解光源發(fā)出的光通量，還要了解光通量的空間密度光通量的空間密度即發(fā)光強(qiáng)度即發(fā)光強(qiáng)度。如懸吊在桌面上空一盞。如懸吊在桌面上空一盞100w白熾燈，他發(fā)出白熾燈，他發(fā)出1250Im的光通量，但加不加燈罩，投射到桌面上的光線就的光通量，但加不加燈罩，投射到桌面上的光線就不一樣。加上燈罩，燈罩將往上的光向下反射，使向下的不一樣。加上燈罩，燈罩將往上的光向下反射，使向下的光通量增加，桌面上就亮

28、一些。光通量增加，桌面上就亮一些。發(fā)光強(qiáng)度：點(diǎn)光源在給定方向的發(fā)光強(qiáng)度，發(fā)光強(qiáng)度：點(diǎn)光源在給定方向的發(fā)光強(qiáng)度，是光源在這是光源在這一方向上立體角元內(nèi)一方向上立體角元內(nèi)發(fā)射的光通量與該立體角元之比發(fā)射的光通量與該立體角元之比。 I=d/d 單位：坎德拉（單位：坎德拉（cd）如在有限立體角如在有限立體角內(nèi)傳播的光通量?jī)?nèi)傳播的光通量是均勻分布的，則有：是均勻分布的，則有： I= / 50發(fā)光強(qiáng)度發(fā)光強(qiáng)度 ：I= / 立體角立體角 ： =S /r2S: 錐體頂點(diǎn)為球心，錐體頂點(diǎn)為球心，任一長(zhǎng)度任一長(zhǎng)度r為半徑作一為半徑作一球面，被錐體截取的球面，被錐體截取的一部分球面面積。一部分球面面積。1.4.3

29、照度照度 描述被照面的量描述被照面的量照度：照度：被照面上接受的光通量的面密度，符號(hào)為被照面上接受的光通量的面密度，符號(hào)為E。若照。若照射到表面一點(diǎn)面元上的光通量為射到表面一點(diǎn)面元上的光通量為d，該面元的面積為，該面元的面積為dA,則則 E= d/ dA 單位為：勒克斯（單位為：勒克斯（Ix）照度可以直接相加：照度可以直接相加：inEEEEE 21511.4.4 光亮度光亮度指光源表面的光強(qiáng)密度指光源表面的光強(qiáng)密度 在房間內(nèi)，放置黑與白的兩個(gè)物體，雖然其照度相同，在房間內(nèi)，放置黑與白的兩個(gè)物體，雖然其照度相同，但但人眼對(duì)物體的視感覺(jué)不同人眼對(duì)物體的視感覺(jué)不同。視覺(jué)上的明暗知覺(jué)取決于進(jìn)。視覺(jué)上的

30、明暗知覺(jué)取決于進(jìn)入眼睛的光通量在視網(wǎng)膜物象上的密度入眼睛的光通量在視網(wǎng)膜物象上的密度物象的照度。物象的照度。 光亮度：是指某一單元表面光亮度：是指某一單元表面 在某一方向上的光強(qiáng)密度。在某一方向上的光強(qiáng)密度。它等于該方向上的發(fā)光強(qiáng)度與此面元在這個(gè)方向上的投影它等于該方向上的發(fā)光強(qiáng)度與此面元在這個(gè)方向上的投影面積之比，以符號(hào)面積之比，以符號(hào)L表示。表示。 2cd/m cos/單位：?jiǎn)挝唬?dAdIL 確定物體的明暗要考慮兩個(gè)因素確定物體的明暗要考慮兩個(gè)因素（1)1)物體（光源或受照物體（光源或受照物體）在指定方向上的投影面積物體）在指定方向上的投影面積決定物象的大小決定物象的大??；（；（2 2）

31、物體在該方向上的發(fā)光強(qiáng)度物體在該方向上的發(fā)光強(qiáng)度決定物象上的光通量密度決定物象上的光通量密度。52L=dIdcoscos亮度常常是各方向不同，亮度常常是各方向不同，是是發(fā)光體在視線方向上單發(fā)光體在視線方向上單位面積發(fā)出的發(fā)光強(qiáng)度。位面積發(fā)出的發(fā)光強(qiáng)度。常在亮度符號(hào)的右下角注常在亮度符號(hào)的右下角注明角度。明角度。注：由上式可得，表面積注：由上式可得，表面積增大，發(fā)光體亮度變小，增大，發(fā)光體亮度變小，在設(shè)計(jì)方面可以把光源面在設(shè)計(jì)方面可以把光源面積加大降低亮度，避免眩積加大降低亮度，避免眩光：點(diǎn)光源加一飾罩光：點(diǎn)光源加一飾罩 發(fā)光頂棚等發(fā)光頂棚等531.4.5 照度和發(fā)光強(qiáng)度的關(guān)系照度和發(fā)光強(qiáng)度的關(guān)

32、系 照度和亮度的關(guān)系照度和亮度的關(guān)系1）：發(fā)光強(qiáng)度和照度的關(guān)系：）：發(fā)光強(qiáng)度和照度的關(guān)系：-距離平方反比定律距離平方反比定律一個(gè)點(diǎn)光源在被照面上形成的照度，可以從發(fā)光強(qiáng)度和照度之一個(gè)點(diǎn)光源在被照面上形成的照度，可以從發(fā)光強(qiáng)度和照度之間的關(guān)系上求出：間的關(guān)系上求出：角處的照度。表面法線與入射光線成iiirIErIEIAEcos22542）：照度和亮度的關(guān)系：）：照度和亮度的關(guān)系：指的是光源亮度（發(fā)光體或反光體）和它所形成的照度間的關(guān)指的是光源亮度（發(fā)光體或反光體）和它所形成的照度間的關(guān)系：系：iLEcos光源在各個(gè)方向亮度相同，則：光源在各個(gè)方向亮度相同，則：-立體角投影定律立體角投影定律它表示

33、：某一亮度為它表示：某一亮度為 的發(fā)光表面在被照面上形成的照度值的發(fā)光表面在被照面上形成的照度值的大小，等于這一發(fā)光表面的亮度的大小，等于這一發(fā)光表面的亮度 與該發(fā)光表面在被照點(diǎn)上與該發(fā)光表面在被照點(diǎn)上形成的立體角形成的立體角 的投影的投影 的乘積。的乘積。立體角投影定律適用于光源尺寸相對(duì)于它和被照點(diǎn)距離較大立體角投影定律適用于光源尺寸相對(duì)于它和被照點(diǎn)距離較大時(shí)時(shí)LLicos55四個(gè)光度量四個(gè)光度量有不同的應(yīng)用領(lǐng)域，可以互相換算，有不同的應(yīng)用領(lǐng)域，可以互相換算，可用專(zhuān)門(mén)的光度儀器進(jìn)行測(cè)量。比較和記憶可用專(zhuān)門(mén)的光度儀器進(jìn)行測(cè)量。比較和記憶561.51.5 材料的光學(xué)性質(zhì)材料的光學(xué)性質(zhì)在生活中，我

34、們所看到的光，大多數(shù)是經(jīng)過(guò)物體反在生活中，我們所看到的光，大多數(shù)是經(jīng)過(guò)物體反射或透射的光。射或透射的光。 “材料是消耗了的光材料是消耗了的光”光光與空間一體化設(shè)計(jì)。與空間一體化設(shè)計(jì)。在光的傳播過(guò)程中，遇到介質(zhì)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生反射、吸在光的傳播過(guò)程中，遇到介質(zhì)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生反射、吸收、透射現(xiàn)象。收、透射現(xiàn)象。其光通量：其光通量：+ + 反射系數(shù)：反射系數(shù)：=/ / 吸收系數(shù)：吸收系數(shù)：= = / 透射系數(shù)：透射系數(shù)：= /1.5.1:1.5.1:材料的反射、吸收、透射系數(shù)材料的反射、吸收、透射系數(shù)571.5.2 1.5.2 反射反射1 1）規(guī)則反射）規(guī)則反射 也叫鏡反射，符合反射規(guī)律。也叫鏡反射，符合反射

35、規(guī)律。 光滑密實(shí)的表面，如玻璃面和磨光的金屬表面形成光滑密實(shí)的表面，如玻璃面和磨光的金屬表面形成規(guī)則反射。規(guī)則反射。在照明工程中，常利用規(guī)則反射進(jìn)行精確的在照明工程中，常利用規(guī)則反射進(jìn)行精確的控光?？毓狻缀跛械墓?jié)能燈具都使用曲面的鏡面反射罩，幾乎所有的節(jié)能燈具都使用曲面的鏡面反射罩，來(lái)獲取需要的光強(qiáng)分布，其中有陽(yáng)極氧化或拋光的鋁板、來(lái)獲取需要的光強(qiáng)分布，其中有陽(yáng)極氧化或拋光的鋁板、不銹鋼板、鍍絡(luò)鐵板、鍍銀或鍍鋁的玻璃或塑料等。不銹鋼板、鍍絡(luò)鐵板、鍍銀或鍍鋁的玻璃或塑料等。2 2）定向擴(kuò)散反射）定向擴(kuò)散反射 定向擴(kuò)散反射保留了規(guī)則反射的一些特征，即定向擴(kuò)散反射保留了規(guī)則反射的一些特征，即在產(chǎn)

36、在產(chǎn)生規(guī)則反射的方向上，反射光最強(qiáng)，但反射光束被生規(guī)則反射的方向上，反射光最強(qiáng)，但反射光束被“擴(kuò)擴(kuò)散散”到較寬的范圍。到較寬的范圍。如沖砂、酸洗或錘點(diǎn)處理的毛糙金如沖砂、酸洗或錘點(diǎn)處理的毛糙金屬表面具有此特性。屬表面具有此特性。583 3）漫反射）漫反射漫反射的特點(diǎn)是漫反射的特點(diǎn)是反射光的分布與入射光的方向無(wú)關(guān)反射光的分布與入射光的方向無(wú)關(guān)，反射光不規(guī)則的分布在所有方向上。無(wú)光澤的毛面材反射光不規(guī)則的分布在所有方向上。無(wú)光澤的毛面材料或微細(xì)的晶粒、顏料顆粒構(gòu)成的表面產(chǎn)生漫反射。料或微細(xì)的晶粒、顏料顆粒構(gòu)成的表面產(chǎn)生漫反射。均勻漫反射：若反射光的光強(qiáng)分布與入均勻漫反射：若反射光的光強(qiáng)分布與入射光

37、的方向無(wú)關(guān)，而且正好是切于入射射光的方向無(wú)關(guān)，而且正好是切于入射光線與反射面交點(diǎn)的一個(gè)圓球，這種漫光線與反射面交點(diǎn)的一個(gè)圓球，這種漫反射成為均勻漫反射。反射成為均勻漫反射。 反射光的最大發(fā)光強(qiáng)度在垂直于表反射光的最大發(fā)光強(qiáng)度在垂直于表面的法線方向，其余方向的光強(qiáng)與最大面的法線方向，其余方向的光強(qiáng)與最大光強(qiáng)的關(guān)系：光強(qiáng)的關(guān)系： I I=I=Io o.cos.cos此式稱(chēng)為朗伯余弦定律。符合此式稱(chēng)為朗伯余弦定律。符合該定律的材料叫朗伯體。該定律的材料叫朗伯體。1259朗伯體這種材料無(wú)論入射光的方向如何，其表面各朗伯體這種材料無(wú)論入射光的方向如何，其表面各方向上的亮度都是相等的。方向上的亮度都是相等

38、的。氧化美、硫酸鋇、石膏氧化美、硫酸鋇、石膏等具有這種特性。建筑工程常用的大部分無(wú)光澤的等具有這種特性。建筑工程常用的大部分無(wú)光澤的飾面材料，如粉刷涂料、乳膠漆、無(wú)光塑料墻紙、飾面材料，如粉刷涂料、乳膠漆、無(wú)光塑料墻紙、陶板面磚等可近似看作均勻漫反射材料。陶板面磚等可近似看作均勻漫反射材料。I I=I=Io o.cos.cos 均勻漫反射均勻漫反射兩個(gè)重要的光學(xué)公式兩個(gè)重要的光學(xué)公式：（：（光環(huán)境設(shè)計(jì)中常用的平光環(huán)境設(shè)計(jì)中常用的平均亮度計(jì)算公式）均亮度計(jì)算公式） L=L=E/E/均勻漫反射材料表面亮度均勻漫反射材料表面亮度L=L=E/ E/ 均勻漫透射材料表面亮度均勻漫透射材料表面亮度EE材料

39、表面的照度材料表面的照度60614 4）混合反射）混合反射 多數(shù)的材料表面兼有規(guī)則反射和漫反射，稱(chēng)為混多數(shù)的材料表面兼有規(guī)則反射和漫反射，稱(chēng)為混合反射。合反射。1.5.3 1.5.3 透射透射玻璃、晶體、某些塑料、紡織品、水都是透光材玻璃、晶體、某些塑料、紡織品、水都是透光材料，能透過(guò)大部分入射光。料，能透過(guò)大部分入射光。材料的透光性能不僅材料的透光性能不僅取決于分子結(jié)構(gòu)，還同它的厚度有關(guān)。取決于分子結(jié)構(gòu)，還同它的厚度有關(guān)。非常厚的非常厚的玻璃或水將是不透明的，而一張極薄的金屬膜或玻璃或水將是不透明的，而一張極薄的金屬膜或許是透光的，至少是半透光的。許是透光的，至少是半透光的。材料透光的分布型

40、式也可分為四種：材料透光的分布型式也可分為四種：（1)1)規(guī)則透射：如透明材料，在入射光的背側(cè)光規(guī)則透射：如透明材料，在入射光的背側(cè)光源和物象清晰可見(jiàn)。源和物象清晰可見(jiàn)。(2)(2)定向擴(kuò)散透射：如磨砂玻璃。定向擴(kuò)散透射：如磨砂玻璃。62（3 3）漫透射：如乳白玻璃具有均勻漫透射的特性，整個(gè)）漫透射：如乳白玻璃具有均勻漫透射的特性，整個(gè)透光面亮度均勻，完全看不見(jiàn)背側(cè)的光源和物象。透光面亮度均勻，完全看不見(jiàn)背側(cè)的光源和物象。（4 4）混和透射：在透明玻璃上均勻的噴一層薄的白漆，）混和透射：在透明玻璃上均勻的噴一層薄的白漆，其透光性近于混和透射。其透光性近于混和透射。631.5.4 1.5.4 折射折射 光在透明介質(zhì)中傳播，當(dāng)從密度小的介質(zhì)進(jìn)入密度光在透明介質(zhì)中傳播，當(dāng)從密度小的介質(zhì)進(jìn)入密度大的介質(zhì)時(shí)，光速減慢；反之，光速加快。大的介質(zhì)時(shí)，光速減慢；反之，光速加快。由于光速由于光速的變化而造成光線