建筑光學(xué)第一章 建筑光學(xué)的基本知識(shí)課件

第二篇、建筑光學(xué)本篇的重點(diǎn)為：

與建筑有關(guān)的光學(xué)基本知識(shí)；各種采光窗的采光特性、采光設(shè)計(jì)及計(jì)算方法；人工光源和燈具的光學(xué)特性；基本的照明設(shè)計(jì)和計(jì)算方法。第二篇、建筑光學(xué)本篇的重點(diǎn)為：1第一章

建筑光學(xué)的基本知識(shí)第一章

建筑光學(xué)的基本知識(shí)2第一節(jié)、眼睛與視覺一、眼睛的構(gòu)造瞳孔——虹膜中央的圓形孔，它可根據(jù)環(huán)境的明暗程度，自動(dòng)調(diào)節(jié)其孔徑，以控制進(jìn)入眼球的光能數(shù)量?！障鄼C(jī)中光圈。水晶體——相當(dāng)于相機(jī)上的透鏡，能夠自動(dòng)聚焦。視網(wǎng)膜——膠卷，其上布滿感光細(xì)胞（錐狀、桿狀細(xì)胞）第一節(jié)、眼睛與視覺一、眼睛的構(gòu)造3第一節(jié)、眼睛與視覺一、眼睛的構(gòu)造感光細(xì)胞

錐狀細(xì)胞——只在明亮環(huán)境下起作用，能區(qū)分物體細(xì)部及顏色；桿狀細(xì)胞——只在黑暗環(huán)境下起作用，不能區(qū)分物體細(xì)部及顏色。第一節(jié)、眼睛與視覺一、眼睛的構(gòu)造4第一節(jié)、眼睛與視覺視野范圍（視場(chǎng)）

雙眼不動(dòng)時(shí)：水平面180度；垂直面130度。（向上60度，向下70度）二、人眼的視覺活動(dòng)特點(diǎn)

第一節(jié)、眼睛與視覺視野范圍（視場(chǎng)）二、人眼的視覺活動(dòng)特點(diǎn)5第一節(jié)、眼睛與視覺明、暗視覺

明視覺——在明亮環(huán)境中（通常指環(huán)境亮度大于幾個(gè)以上的亮度水平）主要由視網(wǎng)膜的錐狀細(xì)胞起作用的視覺。此時(shí)人對(duì)外界亮度變化的適應(yīng)能力較強(qiáng)。暗視覺——在黑暗環(huán)境中（通常指環(huán)境亮度低于百分之幾個(gè)以下的亮度水平）主要由視網(wǎng)膜的桿狀細(xì)胞起作用的視覺。它只有明暗感覺，沒有顏色感覺。顏色感覺——明視覺下

可見光波長(zhǎng)范圍：380~780nm，顏色依次為：紫、藍(lán)、青、綠、黃、橙、紅二、人眼的視覺活動(dòng)特點(diǎn)第一節(jié)、眼睛與視覺明、暗視覺二、人眼的視覺活動(dòng)特點(diǎn)6第一節(jié)、眼睛與視覺光譜光效率（光見度函數(shù)）——相對(duì)光譜光效率曲線

不同波長(zhǎng)的光的明亮程度不同。國(guó)際照明委員會(huì)(CommissionInternationaleDeL’E’clairage)簡(jiǎn)寫為CIE光譜光效率（光見度函數(shù)）的定義：波長(zhǎng)和波長(zhǎng)的單色輻射，在特定光度條件下，獲得相同視覺感覺時(shí)，該兩個(gè)單色輻射通量之比。CIE光譜光視效率曲線的分析。二、人眼的視覺活動(dòng)特點(diǎn)第一節(jié)、眼睛與視覺光譜光效率（光見度函數(shù)）——相對(duì)光譜光效率7第二節(jié)、基本光度單位及應(yīng)用一、光通量定義：

光源在單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射出的以人眼感覺為基準(zhǔn)的能量。計(jì)算公式：

——輻射通量與光見度函數(shù)的乘積

單位：光瓦、流明。1光瓦=683流明其中各項(xiàng)的物理意義：

１）光通量

２）波長(zhǎng)為的單色輻射通量

３）CIE光譜光視效率

４）最大光譜光視效能，在明視覺的時(shí)候，該值為683lm/wllllldVKem)(0,ò=μ=F=F第二節(jié)、基本光度單位及應(yīng)用一、光通量llllldVKem)(8第二節(jié)、基本光度單位及應(yīng)用二、發(fā)光強(qiáng)度定義：表征光在空間中的分布狀況的物理量。又稱為光通量的空間密度。計(jì)算公式：?jiǎn)挝唬嚎驳吕?jiǎn)稱“坎”cd1cd=1lm/1sr三、照度定義：被照面單位面積被照射的程度計(jì)算公式：

單位：勒克斯簡(jiǎn)稱“勒”lx1lx=1lm/1m2第二節(jié)、基本光度單位及應(yīng)用二、發(fā)光強(qiáng)度9第二節(jié)、基本光度單位及應(yīng)用四、發(fā)光強(qiáng)度與照度的關(guān)系距離平方反比定律——光線垂直于入射面（適用于點(diǎn)光源）距離平方反比定律——光線傾斜于入射面（照度普遍公式）第二節(jié)、基本光度單位及應(yīng)用四、發(fā)光強(qiáng)度與照度的關(guān)系10第二節(jié)、基本光度單位及應(yīng)用四、發(fā)光強(qiáng)度與照度的關(guān)系例７－３，pg134第二節(jié)、基本光度單位及應(yīng)用四、發(fā)光強(qiáng)度與照度的關(guān)系11第二節(jié)、基本光度單位及應(yīng)用五、亮度定義：

發(fā)光體在視線方向上單位投影面積發(fā)出的發(fā)光強(qiáng)度。計(jì)算公式：?jiǎn)挝唬何跆醩b1sb=10000cd/1m2朗伯fl1fl=10.76cd/1m2尼脫nt1nt=1cd/1m2常見物體的亮度值如下：白熾燈燈絲300~500sb熒光燈管表面0.8~0.9sb太陽(yáng)20萬(wàn)sb無(wú)云藍(lán)天0.2~2.0sb物理亮度與表觀亮度第二節(jié)、基本光度單位及應(yīng)用五、亮度12第二節(jié)、基本光度單位及應(yīng)用六、照度與亮度的關(guān)系由發(fā)光強(qiáng)度與照度的關(guān)系，可推導(dǎo)出立體角投影定律（適用于光源尺寸相對(duì)于它與被照點(diǎn)距離較大時(shí)）第二節(jié)、基本光度單位及應(yīng)用六、照度與亮度的關(guān)系13第二節(jié)、基本光度單位及應(yīng)用舉例：Pg137，例7-4在側(cè)墻和屋頂上各有一個(gè)1m2的窗洞，它們與室內(nèi)桌子的相對(duì)位置見右圖。設(shè)通過(guò)窗洞看見的天空亮度為1sb，試分別求出各個(gè)窗洞在桌面上形成的照度。第二節(jié)、基本光度單位及應(yīng)用14第三節(jié)、材料的光學(xué)性質(zhì)一、能量守恒定律及有關(guān)物理量光反射比（反光系數(shù)）、光吸收比（吸收系數(shù)）和光透射比（透光系數(shù)）常見飾面材料的的光反射比和光透射比的值見Pg139之表7-2和表7-3二、定向反射和透射定向反射的定義：光線射到表面很光滑的不透明材料上，就出現(xiàn)定向反射現(xiàn)象。定向反射的特點(diǎn)：入射角等于反射角；入射光線、反射光線和反射表面的法線共面。aaa第三節(jié)、材料的光學(xué)性質(zhì)一、能量守恒定律及有關(guān)物理量aaa15第三節(jié)、材料的光學(xué)性質(zhì)利用定向反射原理，合理設(shè)置照明燈的位置，可避免受定向反射影響。定向透射的定義：光線射到透明材料上則產(chǎn)生定向透射現(xiàn)象。利用定向透射原理，將玻璃的一面作上各種花紋，使玻璃二側(cè)表面互不平行，因而光線折射不同，達(dá)到模糊不清的程度。這樣做，既看不清另一側(cè)的景物，又不致分散人們的注意力。第三節(jié)、材料的光學(xué)性質(zhì)利用定向反射原理，合理設(shè)置照明燈的位置16第三節(jié)、材料的光學(xué)性質(zhì)三、擴(kuò)散反射和透射均勻擴(kuò)散材料：——將入射光線均勻地向四面八方反射或透射，從各個(gè)角度看，其亮度完全相同，看不見光源形象。均勻擴(kuò)散反射（漫反射）材料有：

氧化鎂、石膏等。大部分建筑材料，如粉刷、磚墻等也可近似看成漫反射材料。均勻擴(kuò)散透射（漫透射）材料有：

乳白玻璃、半透明塑料等定向擴(kuò)散材料：第三節(jié)、材料的光學(xué)性質(zhì)三、擴(kuò)散反射和透射17第四節(jié)、視度及其影響因素一、視度看物體的清楚程度稱為視度。二、影響因素適度的亮度

最低亮度，又稱最低亮度閾，值為10-5asb亮度增加，視度增加；亮度再增加，視度反而降低。滿意的照度范圍：第四節(jié)、視度及其影響因素一、視度18第四節(jié)、視度及其影響因素物體尺寸對(duì)比——對(duì)比即觀看對(duì)象和其背景之間的亮度差異。差別越大，視度越高。第四節(jié)、視度及其影響因素物體尺寸19第四節(jié)、視度及其影響因素視功能曲線可以看出：

當(dāng)觀看對(duì)象在眼睛處形成的視角不變時(shí)，如對(duì)比下降，則必須增加照度，才能保持相同視度。即可用增加對(duì)比來(lái)補(bǔ)償照度的不足。

目標(biāo)越?。ㄒ暯窃叫。?，需要的照度越高。

天然光（實(shí)線）比人工光（虛線）更有利于視度的提高。第四節(jié)、視度及其影響因素視功能曲線可以看出：20第四節(jié)、視度及其影響因素識(shí)別時(shí)間邦森—羅斯科定律：在一定條件下，

亮度×?xí)r間=常數(shù)即：呈現(xiàn)時(shí)間越短，越需要有更高的亮度才能引起視感覺。避免眩光第四節(jié)、視度及其影響因素識(shí)別時(shí)間21第四節(jié)、視度及其影響因素第四節(jié)、視度及其影響因素22第五節(jié)、顏色顏色波長(zhǎng)nm紅640~750橙600~640黃550~600藍(lán)480~550綠450~480紫400~450第五節(jié)、顏色顏色波長(zhǎng)nm紅640~750橙600~640黃523第五節(jié)、顏色第五節(jié)、顏色24第五節(jié)、顏色第五節(jié)、顏色25第五節(jié)、顏色第五節(jié)、顏色26第五節(jié)、顏色第五節(jié)、顏色27第五節(jié)、顏色第五節(jié)、顏色28第二篇、建筑光學(xué)本篇的重點(diǎn)為：

與建筑有關(guān)的光學(xué)基本知識(shí)；各種采光窗的采光特性、采光設(shè)計(jì)及計(jì)算方法；人工光源和燈具的光學(xué)特性；基本的照明設(shè)計(jì)和計(jì)算方法。第二篇、建筑光學(xué)本篇的重點(diǎn)為：29第一章

建筑光學(xué)的基本知識(shí)第一章

建筑光學(xué)的基本知識(shí)30第一節(jié)、眼睛與視覺一、眼睛的構(gòu)造瞳孔——虹膜中央的圓形孔，它可根據(jù)環(huán)境的明暗程度，自動(dòng)調(diào)節(jié)其孔徑，以控制進(jìn)入眼球的光能數(shù)量?！障鄼C(jī)中光圈。水晶體——相當(dāng)于相機(jī)上的透鏡，能夠自動(dòng)聚焦。視網(wǎng)膜——膠卷，其上布滿感光細(xì)胞（錐狀、桿狀細(xì)胞）第一節(jié)、眼睛與視覺一、眼睛的構(gòu)造31第一節(jié)、眼睛與視覺一、眼睛的構(gòu)造感光細(xì)胞

錐狀細(xì)胞——只在明亮環(huán)境下起作用，能區(qū)分物體細(xì)部及顏色；桿狀細(xì)胞——只在黑暗環(huán)境下起作用，不能區(qū)分物體細(xì)部及顏色。第一節(jié)、眼睛與視覺一、眼睛的構(gòu)造32第一節(jié)、眼睛與視覺視野范圍（視場(chǎng)）

雙眼不動(dòng)時(shí)：水平面180度；垂直面130度。（向上60度，向下70度）二、人眼的視覺活動(dòng)特點(diǎn)

第一節(jié)、眼睛與視覺視野范圍（視場(chǎng)）二、人眼的視覺活動(dòng)特點(diǎn)33第一節(jié)、眼睛與視覺明、暗視覺

明視覺——在明亮環(huán)境中（通常指環(huán)境亮度大于幾個(gè)以上的亮度水平）主要由視網(wǎng)膜的錐狀細(xì)胞起作用的視覺。此時(shí)人對(duì)外界亮度變化的適應(yīng)能力較強(qiáng)。暗視覺——在黑暗環(huán)境中（通常指環(huán)境亮度低于百分之幾個(gè)以下的亮度水平）主要由視網(wǎng)膜的桿狀細(xì)胞起作用的視覺。它只有明暗感覺，沒有顏色感覺。顏色感覺——明視覺下

可見光波長(zhǎng)范圍：380~780nm，顏色依次為：紫、藍(lán)、青、綠、黃、橙、紅二、人眼的視覺活動(dòng)特點(diǎn)第一節(jié)、眼睛與視覺明、暗視覺二、人眼的視覺活動(dòng)特點(diǎn)34第一節(jié)、眼睛與視覺光譜光效率（光見度函數(shù)）——相對(duì)光譜光效率曲線

不同波長(zhǎng)的光的明亮程度不同。國(guó)際照明委員會(huì)(CommissionInternationaleDeL’E’clairage)簡(jiǎn)寫為CIE光譜光效率（光見度函數(shù)）的定義：波長(zhǎng)和波長(zhǎng)的單色輻射，在特定光度條件下，獲得相同視覺感覺時(shí)，該兩個(gè)單色輻射通量之比。CIE光譜光視效率曲線的分析。二、人眼的視覺活動(dòng)特點(diǎn)第一節(jié)、眼睛與視覺光譜光效率（光見度函數(shù)）——相對(duì)光譜光效率35第二節(jié)、基本光度單位及應(yīng)用一、光通量定義：

光源在單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射出的以人眼感覺為基準(zhǔn)的能量。計(jì)算公式：

——輻射通量與光見度函數(shù)的乘積

單位：光瓦、流明。1光瓦=683流明其中各項(xiàng)的物理意義：

１）光通量

２）波長(zhǎng)為的單色輻射通量

３）CIE光譜光視效率

４）最大光譜光視效能，在明視覺的時(shí)候，該值為683lm/wllllldVKem)(0,ò=μ=F=F第二節(jié)、基本光度單位及應(yīng)用一、光通量llllldVKem)(36第二節(jié)、基本光度單位及應(yīng)用二、發(fā)光強(qiáng)度定義：表征光在空間中的分布狀況的物理量。又稱為光通量的空間密度。計(jì)算公式：?jiǎn)挝唬嚎驳吕?jiǎn)稱“坎”cd1cd=1lm/1sr三、照度定義：被照面單位面積被照射的程度計(jì)算公式：

單位：勒克斯簡(jiǎn)稱“勒”lx1lx=1lm/1m2第二節(jié)、基本光度單位及應(yīng)用二、發(fā)光強(qiáng)度37第二節(jié)、基本光度單位及應(yīng)用四、發(fā)光強(qiáng)度與照度的關(guān)系距離平方反比定律——光線垂直于入射面（適用于點(diǎn)光源）距離平方反比定律——光線傾斜于入射面（照度普遍公式）第二節(jié)、基本光度單位及應(yīng)用四、發(fā)光強(qiáng)度與照度的關(guān)系38第二節(jié)、基本光度單位及應(yīng)用四、發(fā)光強(qiáng)度與照度的關(guān)系例７－３，pg134第二節(jié)、基本光度單位及應(yīng)用四、發(fā)光強(qiáng)度與照度的關(guān)系39第二節(jié)、基本光度單位及應(yīng)用五、亮度定義：

發(fā)光體在視線方向上單位投影面積發(fā)出的發(fā)光強(qiáng)度。計(jì)算公式：?jiǎn)挝唬何跆醩b1sb=10000cd/1m2朗伯fl1fl=10.76cd/1m2尼脫nt1nt=1cd/1m2常見物體的亮度值如下：白熾燈燈絲300~500sb熒光燈管表面0.8~0.9sb太陽(yáng)20萬(wàn)sb無(wú)云藍(lán)天0.2~2.0sb物理亮度與表觀亮度第二節(jié)、基本光度單位及應(yīng)用五、亮度40第二節(jié)、基本光度單位及應(yīng)用六、照度與亮度的關(guān)系由發(fā)光強(qiáng)度與照度的關(guān)系，可推導(dǎo)出立體角投影定律（適用于光源尺寸相對(duì)于它與被照點(diǎn)距離較大時(shí)）第二節(jié)、基本光度單位及應(yīng)用六、照度與亮度的關(guān)系41第二節(jié)、基本光度單位及應(yīng)用舉例：Pg137，例7-4在側(cè)墻和屋頂上各有一個(gè)1m2的窗洞，它們與室內(nèi)桌子的相對(duì)位置見右圖。設(shè)通過(guò)窗洞看見的天空亮度為1sb，試分別求出各個(gè)窗洞在桌面上形成的照度。第二節(jié)、基本光度單位及應(yīng)用42第三節(jié)、材料的光學(xué)性質(zhì)一、能量守恒定律及有關(guān)物理量光反射比（反光系數(shù)）、光吸收比（吸收系數(shù)）和光透射比（透光系數(shù)）常見飾面材料的的光反射比和光透射比的值見Pg139之表7-2和表7-3二、定向反射和透射定向反射的定義：光線射到表面很光滑的不透明材料上，就出現(xiàn)定向反射現(xiàn)象。定向反射的特點(diǎn)：入射角等于反射角；入射光線、反射光線和反射表面的法線共面。aaa第三節(jié)、材料的光學(xué)性質(zhì)一、能量守恒定律及有關(guān)物理量aaa43第三節(jié)、材料的光學(xué)性質(zhì)利用定向反射原理，合理設(shè)置照明燈的位置，可避免受定向反射影響。定向透射的定義：光線射到透明材料上則產(chǎn)生定向透射現(xiàn)象。利用定向透射原理，將玻璃的一面作上各種花紋，使玻璃二側(cè)表面互不平行，因而光線折射不同，達(dá)到模糊不清的程度。這樣做，既看不清另一側(cè)的景物，又不致分散人們的注意力。第三節(jié)、材料的光學(xué)性質(zhì)利用定向反射原理，合理設(shè)置照明燈的位置44第三節(jié)、材料的光學(xué)性質(zhì)三、擴(kuò)散反射和透射均勻擴(kuò)散材料：——將入射光線均勻地向四面八方反射或透射，從各個(gè)角度看，其亮度完全相同，看不見光源形象。均勻擴(kuò)散反射（漫反射）材料有：

氧化鎂、石膏等。大部分建筑材料，如粉刷、磚墻等也可近似看成漫反射材料。均勻擴(kuò)散透射（漫透射）材料有：

乳白玻璃、半透明塑料等定向擴(kuò)散材料：第三節(jié)、材料