光學(xué)基本知識PPT課件 2

光學(xué)基本知識PPT課件21.1光的性質(zhì)、度量一、光的性質(zhì)1、波動性光是電磁波，波長在380-780nm2、粒子性光是一種帶有能量的粒子—光子

第二頁，共42頁。1、光的波動性可見光只是電磁波的一部分第三頁，共42頁。

二、基本光度量

光通量發(fā)光強度照度光出射度亮度第四頁，共42頁。光通量定義：光源在單位時間內(nèi)向周圍空間輻射出去的并使人眼產(chǎn)生光感的能量稱光通量符號：φ單位：流明（lm）例:220V100W白熾燈的光通量為1250lm220V36WT8熒光燈的光通量為2500lm

第五頁，共42頁。發(fā)光強度光源在某一個特定方向上單位立體角內(nèi)(每球面度)輻射的光通量，稱為光源在該方向上的發(fā)光強度。簡稱光強。符號：I單位：坎德拉（cd）

第六頁，共42頁。

照度被照面上的光通密度為照度。它是射入被照物體表面單位面積上的光通量符號:E

單位:勒克斯（lx）第七頁，共42頁。例:在40W白熾燈下1m處的照度約為30lx,加搪瓷傘形燈罩后可增加為73lx滿月晴空的月光下為0.2lx晴朗的白天室內(nèi)照度為100—500lx一般情況下,1-5lx的照度僅能辨別物體的輪廓第八頁，共42頁。光出射度發(fā)光面單位面積出射的光通量稱光出射度符號M單位輻射勒克斯（rlx

）第九頁，共42頁。亮度發(fā)光體在視線方向單位投影面積上的發(fā)光強度，稱為該發(fā)光體的表面亮度。符號：L

單位：為尼特（nt）。

面光源一個單元面積上的亮度第十頁，共42頁。亮度與被視物體的發(fā)光強度或反光面的反光強度有關(guān),還與發(fā)光面或反光面的面積有關(guān).例:同一照度下的黑白物體

功率相同的普通燈泡與磨砂燈泡一般情況下:

40W熒光燈的表面亮度為7000cd/m2晴朗天空平均亮度為5000cd/m2太陽的表面亮度為1.6×109cd/m2

當(dāng)亮度超過1.6×105cd/m2時,人眼就難以忍受了第十一頁，共42頁。幾個光度量關(guān)系示意圖第十二頁，共42頁。1.2

照度標(biāo)準(zhǔn)

《建筑照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》GB50034—2004第十三頁，共42頁。1、制定照度標(biāo)準(zhǔn)的方法影響人的視力的因素有：生理因素背景亮度亮度對比年齡

人完成視覺工作的功效為視覺功效照度標(biāo)準(zhǔn)制定的依據(jù)是：視覺功效特性視疲勞經(jīng)濟(jì)性第十四頁，共42頁。2、影響視覺功能的因素物體亮度和環(huán)境亮度亮度對比和顏色對比曝光時間物體大小或物體的運動眩光第十五頁，共42頁。3、GB50034—2004標(biāo)準(zhǔn)簡介標(biāo)準(zhǔn)值：平均照度參考平面高度：0.75m分級0.513510152030507510015020030050075010001500200030005000lx共21級計算允許偏差：（－10～＋10）%同時頒布節(jié)能指標(biāo)（功率密度）

2007.8開始執(zhí)行目標(biāo)值 第十六頁，共42頁。符合下列條件之一及以上時，作業(yè)面或參考平面的照度，可按照標(biāo)準(zhǔn)值分級提高一級視覺要求高的精細(xì)作業(yè)場所，眼睛至識別對象的距離大于500mm時連續(xù)長時間緊張的視覺作業(yè)，對視覺器官有不良影響時識別移動對象，要求識別時間短促而辨認(rèn)困難時視覺作業(yè)對操作安全有重要影響時識別對象亮度對比小于0.3時作業(yè)精度要求較高，且產(chǎn)生差錯會造成很大損失時視覺能力低于正常能力時建筑等級和功能要求高時第十七頁，共42頁。符合下列條件之一及以上時，作業(yè)面或參考平面的照度，可按照標(biāo)準(zhǔn)值分級降低一級進(jìn)行很短時間的作業(yè)時作業(yè)精度或速度無關(guān)緊要時建筑等級和功能要求較低時第十八頁，共42頁。新標(biāo)準(zhǔn)的特點和主要變化照度水平有較大提高,適應(yīng)當(dāng)前生產(chǎn)工作學(xué)習(xí)和生活的需要照明質(zhì)量有更新更高的要求,有利于改善視覺條件反映照明科技進(jìn)步,有利于優(yōu)質(zhì)高效照明器材的發(fā)展和推廣應(yīng)用突出節(jié)能,運用強制性條文限制照明功率密度,促進(jìn)照明系統(tǒng)能效提高增加了照明管理與監(jiān)督的內(nèi)容,有利于設(shè)計方案的優(yōu)化,標(biāo)準(zhǔn)的實施第十九頁，共42頁。辦公建筑照明標(biāo)準(zhǔn)值房間或場所參考平面及其高度/m照度標(biāo)準(zhǔn)值/lxUGRRa普通辦公室0.75（水平面）3001980高檔辦公室0.75（水平面）5001980會議室0.75（水平面）3001980接待室、前臺0.75（水平面）30080營業(yè)廳0.75（水平面）3002280設(shè)計室實際工作面5001980文件整理、復(fù)印、發(fā)行室0.75（水平面）30080資料、檔案室0.75（水平面）20080第二十頁，共42頁。居住建筑每戶照明功率密度值房間或場所照明功率密度（W/㎡）照度值（LX）現(xiàn)行值目標(biāo)值起居室76100臥室75餐廳150廚房100衛(wèi)生間100第二十一頁，共42頁。辦公建筑照明功率密度值房間或場所照明功率密度（W/㎡）照度值（Lx）現(xiàn)行值目標(biāo)值普通辦公室119300高檔辦公室、設(shè)計室1815500會議室119300營業(yè)廳1311300文件整理、復(fù)印、發(fā)行室119300檔案室87200第二十二頁，共42頁。商業(yè)建筑照明功率密度值房間或場所照明功率密度（W/㎡）照度值（Lx）現(xiàn)行值目標(biāo)值一般商店營業(yè)廳1210300高檔商店營業(yè)廳1916500一般超市營業(yè)廳1311300高檔超市營業(yè)廳2017500第二十三頁，共42頁。旅館建筑照明功率密度值房間或場所照明功率密度（W/㎡）照度值（Lx）現(xiàn)行值目標(biāo)值客房1513—中餐廳1311200多功能廳1815300客房層走廊5450門廳1513300第二十四頁，共42頁。醫(yī)院建筑照明功率密度值房間或場所照明功率密度（W/㎡）照度值（Lx）現(xiàn)行值目標(biāo)值治療室、診室119300化驗室1815500手術(shù)室3025750候診室、掛號廳87200病房65100護(hù)士站119300藥房2017500重癥監(jiān)護(hù)室119300第二十五頁，共42頁。學(xué)校建筑照明功率密度值房間或場所照明功率密度（W/㎡）照度值（LX）現(xiàn)行值目標(biāo)值普通教室、閱覽室119300夜間使用教室、閱覽室1815500階梯教室1815300實驗室119300美術(shù)教室1815500多媒體教室119300第二十六頁，共42頁。

1.3

顏色的特性、眩光

顏色的形成

光的光譜能量分布顏色的基本性質(zhì)三個基本屬性：色調(diào)明度彩度顏色的表示

孟塞爾表色系統(tǒng)HV/CCIE表色系統(tǒng)（RGB）

光源的光色色表和顯色性第二十七頁，共42頁。色彩屬性色彩具有基本的三屬性：色調(diào)（Hue）就是色彩的顏色，如紅，橙，黃，綠，藍(lán)，紫等各代表一種色相，而黑，白以及各種灰色則屬于無色系；明度（Brightness）是指色彩的明暗程度;飽和度（Saturation）則是指色彩的純度，又稱為彩度。對比度是指不同顏色之間的差異。第二十八頁，共42頁。色彩的色相變化色彩的色調(diào)變化第二十九頁，共42頁。色相和色調(diào)的對比第三十頁，共42頁。紅、藍(lán)二色的飽和度變化第三十一頁，共42頁。光源的色表

光源的色表指光源的表觀顏色，是人眼觀看到光源所發(fā)出的光的顏色。在照明應(yīng)用方面，光源的色表可用色溫或相關(guān)色溫來表示。黑體是特殊形式的熱輻射體，能把投射到它上面的輻射全部吸收。當(dāng)被加熱到高溫便產(chǎn)生輻射，黑體輻射的光譜功率分布完全取決于被加熱的溫度。當(dāng)黑體（能吸收全部光能的物體）被加熱到某一溫度，它所發(fā)出的光的顏色與標(biāo)準(zhǔn)光源所發(fā)出的光顏色相同時，這一溫度就稱為該光源的顏色溫度，簡稱色溫，單位：K。

“黑體”的溫度越高，光譜中藍(lán)色的成份則越多，而紅色的成份則越少。

第三十二頁，共42頁。光源的色溫及色表

色溫色表800～900K紅色2100～2900K紅黃色3300K左右黃白色3500K白色5500K冷白色8000K淺藍(lán)色第三十三頁，共42頁。光源的顯色性原則上，人造光線應(yīng)與自然光線相同，使人的肉眼能正確辨別事物的顏色，當(dāng)然，這要根據(jù)照明的位置和目的而定。光源所發(fā)出的光照射到物體上，對物體顏色顯示的真實程度，稱為光源的顯色性。在電氣照明技術(shù)中，光源的顯色性一般以顯色指數(shù)Ra來表示顯色性是指事物的真實顏色（其自身的色澤）與某一標(biāo)準(zhǔn)光源下所顯示的顏色關(guān)系。Ra值的確定，是將DIN6169標(biāo)準(zhǔn)中定義的8種測試顏色在標(biāo)準(zhǔn)光源和被測試光源下做比較，色差越小則表明被測光源顏色的顯色性越好。Ra值為100的光源表示，事物在其燈光下顯示出來的顏色與在標(biāo)準(zhǔn)光源下一致。

第三十四頁，共42頁。人工標(biāo)準(zhǔn)光源的顯色指數(shù)定為100

Ra=80～100顯色性優(yōu)良

Ra=50～79顯色性一般

Ra<50顯色性差

第三十五頁，共42頁。顯色指數(shù)及性能參考第三十六頁，共42頁。眩光定義

由于視野中亮度分布或亮度范圍的不適宜,或存在極端的亮度對比,以至引起人眼產(chǎn)生不舒適的感覺或降低觀察細(xì)部或目標(biāo)的能力，這種現(xiàn)象稱為眩光分類

失能眩光不舒適眩光

眩光與視線角度的關(guān)系：第三十七頁，共42頁。視環(huán)境中的光污染正常情況下，人的眼睛由于瞳孔的調(diào)節(jié)作用，對一定范圍內(nèi)的光輻射都能適應(yīng)。但光輻射增至一定量時將會對生活和生產(chǎn)環(huán)境以及人體健康產(chǎn)生不良影響，這稱之為光污染。視環(huán)境中的光污染可分為三種：1室外環(huán)境污染，如建筑物外墻，典型的是玻璃幕墻；2室內(nèi)視環(huán)境污染，如內(nèi)裝修、室內(nèi)不良的光色環(huán)境等，較典型有歌舞廳等；3局部視環(huán)境污染，如書本紙張、以及電腦等第三十八頁，共42頁。光污染危害建筑和室內(nèi)裝修采用鏡面,瓷磚和白粉墻日益增多，近距離讀寫,使用的書簿紙張越來越光滑，如果人長期在這種高反光條件下工作或生活，視網(wǎng)膜會受到不同程度的損害，視力急劇下降，白內(nèi)障發(fā)病率高達(dá)45%。這種污染還使人頭昏心煩，甚至發(fā)生失眠，食欲下降，情緒低落，身體乏力等類似的精神衰弱的癥狀。彩光污染危害更嚴(yán)重,歌舞廳中的黑色燈產(chǎn)生的紫外線，如果長期受其照射，會誘發(fā)流鼻血、脫牙、白內(nèi)障，甚至導(dǎo)致白血病和其它癌變。彩色光源不僅對眼睛不利，而且干擾大腦中樞神經(jīng)，人們會出現(xiàn)惡心、嘔吐、失眠、注意力不集中等癥狀。第三十九頁，共42頁。如何預(yù)防光污染20世紀(jì)90年代初，美國科學(xué)家曾做過一個著名的色塊刺激實驗，發(fā)現(xiàn)不同顏色(光頻率)對眼疲勞的影響有著明顯的差異。針對這一原理，美國等一些國家和部分圖書采用了黃底色紙張印刷，確實比白色要舒服一些。而在德國，室內(nèi)裝修墻壁粉刷時，人們已開始理性地適用一些淺色，主要是米黃、淺藍(lán)等，來代替刺眼的白色。2000年初，英國艾塞克斯大學(xué)的薄膜覆蓋法獲得成功：采用一些特定顏色(頻率)的薄膜覆蓋在書本上，閱讀時會使眼睛放松，不容易串行，還明顯地提高閱讀效率。第四十頁，共42頁。其次，建筑物裝修要服從環(huán)境保護(hù)要求，盡量不用玻璃大理石、鋁合金等材料，涂料也要選擇反射系數(shù)低的。歐美一些國家早在20世紀(jì)80年代末，就開始限制在建筑物外部裝修使用玻璃幕墻，不少發(fā)達(dá)國家或地區(qū)也明文限制使用釉面磚和馬賽克裝飾外墻。而在我國，許多城市仍將玻璃幕墻等作為一種時髦裝飾大量使用，導(dǎo)致城市的光污染源大量增加。這是一個必須正視的問題。第四十一頁，共42頁。第三，室內(nèi)裝修要合理布置燈光。這不單指亮度、位置