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、室內外環(huán)境照明二．學習的必要性創(chuàng)造良好的室內光環(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率降低能耗人工照明能耗空調能耗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：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但在內外兩個空間

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、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：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：從明到暗：暗適應30—40分鐘從暗到明：明適應1—2分鐘五．眩光產生：在視野里出現(xiàn)過高的亮度（＞16sb）視野內出現(xiàn)過大的亮度對比性質：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