建筑物理第一章

緒論一．建筑光環(huán)境建筑環(huán)境科學的基本組成部分之一天然采光：采光窗型式、面積大小建筑照明：工作照明、室內(nèi)外環(huán)境照明二．學習的必要性創(chuàng)造良好的室內(nèi)光環(huán)境3

減少視覺疲勞，保證視覺健康和身心健康提高勞動生產(chǎn)率降低能耗人工照明能耗空調(diào)能耗490年代末上海市公共建筑的一次能源消耗比例5北京大型公共建筑能耗比例三．學習要求

基本知識公式物理意義（了解計算）建筑光環(huán)境設(shè)計（了解）光環(huán)境評價建筑光環(huán)境第一章建筑光學基本知識一．光以電磁波形式傳播的輻射能可見光：波長380—780nm1nm=10－9m電磁波：紅外線、紫外線、遠紅外線、無線電、X射線、宇宙線

10－15—105m二．光感光引起視覺反應(yīng)不同波長的光在視覺上形成不同的顏色（在帶有多種光譜成分的光源中，如果某一部分占比例較大，就呈現(xiàn)出那個波長對應(yīng)的顏色）不同波長的單色光在人眼中引起不同的明亮感覺555nm黃綠光光譜光視效率曲線：人眼對光感覺量的程度V（λ）

V（555）=1較短的波長為主較長波長為主錐體細胞（明視）桿體細胞（暗視）明視覺暗視覺1．1基本光度單位及其應(yīng)用一．光通量Φ

物理意義：說明光源發(fā)光能力的基本量，能量單位。定義：輻射體單位時間內(nèi)以電磁輻射的形式向外輻射的能量稱輻射功率或輻射通量(W)。光源的輻射通量中被人眼感覺為光的能量(波長380－780nm)稱為光通量。（以人眼的光感覺量為標準來評價的輻射通量值）

Φ=V（λ）P（光瓦）

Φ=Φ（λ1）+Φ（λ2）+……

流明lm1光瓦=683lmP136例1—1已知有一鈉光燈，其發(fā)出的λ=589nm的單色光，輻射通量P=10.3w，試求Φ。解：V（589）=0.78

則Φ=10.3×0.78×683=5487lmP136例1—2汞燈（多色光），求光通量。二．發(fā)光強度I

光通量的空間密度I=dΦ/dΩ立體角Ω=A/r2sr（球面度）1cd=1lm/1sr均勻光源Φ=IΩ球面的立體角4π則I=Φ/4π（cd）17光通量相同,發(fā)光強度I卻不同三．照度E

被照面單位面積上的光通量分布

E=dΦ/dA

平均照度E=Φ/A（lx）

1lx=1lm/1m240瓦的白熾燈離它1m遠處E=30lx

加一搪瓷的傘形罩后E=73lx

陰天中午室外無直射光時E=20000lx

中午陽光下E=80000—120000lx勒克斯(lux,lx)，相當于1lm的光通量均勻分布在1m2的被照面上1ml1m220照度E

性質(zhì)：可疊加性。幾個光源同時照射被照面時，實際照度為單個光源分別存在時形成照度的代數(shù)和。四．發(fā)光強度和照度的關(guān)系

Φ=IΩE=IΩ/AE1=I/r2E2=I/4r2E3=I/9r2光線不垂直于被照面時A2=A1cosα距離平方反比定律例1—3如圖所示，在桌上2m處掛一40瓦白熾燈，求燈下桌面點1處照度E1及點2處照度E2值。解：I0—45=30cd

例：已知Ia=Ibra=rb

求Ea、Eb解：

五．亮度L視網(wǎng)膜上像的照度（nt）1nt=1cd/1m21sb=104nt=1cd/1cm2白熾燈燈絲300—500sb熒光燈管表面0.8—0.9sb太陽20萬sb無云藍天0.2—2sb六．照度和亮度的關(guān)系dA在P點形成的照度（將dA視為光源）得Iα=LαdAcosα則其中指以P點為頂點，由dA所張的立體角dΩ則dE=LαdΩcosθE=LαΩcosθ（立體角投影定律）頂窗cosθ=11．2材料的光學性質(zhì)一．光的反射、吸收和透射Φ=Φρ+Φα+Φτρ=Φρ/Φα=Φα/Φτ=Φτ/Φρ+α+τ=1二．光的反射1．定向反射特點：入射角等于反射角入射光線及反射表面法線處于同一平面材料：一般鏡子、磨光的金屬運用：虛像像的亮度小于實物的2．擴散反射均勻擴散反射特點：各方向亮度L一樣光強I是θ=0時最大

法線方向

表面亮度材料石膏、粉刷墻、氧化鎂、硫酸鋇、磚墻及大多數(shù)建筑材料

定向擴散反射介于定向反射、擴散反射兩者之間的反射特點：在定向反射方向上亮度最大材料：金屬表面、油漆

三．光的透射P143表1—3，常用的透光材料透射光的分布1．定向透射：特點：平行表面時α=α’

不平行時α≠α’（分光鏡）入射線、反射線在同一平面內(nèi)但在內(nèi)外兩個空間

材料：平板玻璃

2．擴散透射均勻擴散透射

L=Eτ/πI=I0cosα特點：各方向亮度L一樣光強I在θ=0時最大入射與透射光線分別在室內(nèi)、外兩個空間表面亮度：材料乳白玻璃、半透明塑料

定向擴散透射特點：在定向透射方向上亮度最大材料：磨砂玻璃1．3影響視度的因素一．亮度

3.18×10－4nt感覺

3.18×103nt最大靈敏度二．視角視力：視角的倒數(shù)分三．對比度△L——目標和背景的亮度差

Lb——背景亮度視功能曲線視角不變，對比度越小，分辨所需的照度就越高物件越小，需要的照度越高天然光比人工光更有利四．識別時間與背景亮度有關(guān)：對比度一定，背景亮度越大，識別時間就越短，識別速度就越快與空間亮度分布有關(guān)：從明到暗：暗適應(yīng)30—40分鐘從暗到明：明適應(yīng)1—2分鐘五．眩光產(chǎn)生：在視野里出現(xiàn)過高的亮度（＞16sb）視野內(nèi)出現(xiàn)過大的亮度對比性質(zhì)：損害視覺（失能眩光）造成視覺上的不舒適感（不舒適眩光）直接眩光反射眩光影響眩光的因素：光源和視線的相對位置眩光源的尺寸眩光源的亮度周圍環(huán)境亮度消除眩光的方法：1．降低光源的亮度平均亮度≯500cd/m2

2．擋住直射光遮光角（保護角）：≮14°3．光源懸掛高度＞60°時無眩光直