《室內照明設計》（熊杰）794-5 教案 第1節(jié) 光的性質及量度

PAGE6PAGE6PAGE7PAGE7《室內照明設計》教案課時分配表章序課程內容課時備注1人與光環(huán)境42室內照明光源23室內照明燈具24室內照明設計原理25室內照明設計方法46住宅空間照明設計27公共空間照明設計10合計26文旌課堂APP課題光的性質及量度課時2課時（90min）教學目標知識技能目標：（1）了解光的電磁屬性和物理屬性（2）掌握光通量、照度、發(fā)光強度和亮度的概念及公式素質目標：注重學思結合、知行合一，培養(yǎng)勇于探索的創(chuàng)新精神教學重難點教學重點：光的電磁屬性和物理屬性教學難點：光通量、照度、發(fā)光強度的相關公式教學方法案例分析法、問答法、討論法、講授法教學用具電腦、投影儀、多媒體課件、教材教學設計第1節(jié)課：→→→→傳授新知（23min）→課堂討論（10min）第2節(jié)課：→25min）→課堂討論（10min）→課堂小結（3min）→作業(yè)布置（2min）教學過程主要教學內容及步驟設計意圖第一節(jié)課課前任務【教師】布置課前任務，和學生負責人取得聯(lián)系，讓其提醒同學通過文旌課堂APP或其他學習軟件，完成課前任務請大家了解光的相關知識，思考人與光環(huán)境的關系?！緦W生】完成課前任務通過課前任務，使學生了解所學課程，增加學生的學習興趣考勤

（2min）【教師】使用文旌課堂APP進行簽到【學生】班干部報請假人員及原因培養(yǎng)學生的組織紀律性，掌握學生的出勤情況新課預熱

（5min）【教師】自我介紹，與學生簡單互動，介紹課程內容、考核標準等“室內照明設計”是室內設計專業(yè)和環(huán)境藝術設計專業(yè)的一門主干課程。課程從人與光環(huán)境、室內照明光源、室內照明燈具、室內照明設計原理、室內照明設計方法、住宅空間照明設計和公共空間照明設計等多個方面展開講解，系統(tǒng)地闡述了室內照明設計的理論知識和設計技巧?！緦W生】聆聽、互動通過老師自我介紹，與學生相互熟悉，并讓學生了解這門課的大致要求問題導入（5min）【教師】隨機邀請學生回答以下問題：什么是光？為什么要學習室內照明設計？【學生】思考、舉手回答通過問題導入的方法，引導學生主動思考，激發(fā)學生的學習興趣傳授新知

（23min）【教師】通過學生的回答引入要講的知識，講解光的性質一、光的電磁屬性【教師】請學生掃碼觀看微課“什么是光”（詳見教材），并回答以下問題：光有什么特點？具有哪些屬性？【學生】聆聽、觀看、思考、回答問題【教師】總結學生的回答，并講解新知光是人類肉眼可見的一種電磁波，也稱可見光譜。通常情況下，光總是以光源為中心，以電磁波的形式沿直線向四周傳播，光的這種傳播方式和過程稱為輻射。光的傳播不需要介質。電磁波的波長范圍極其廣闊，可見光只是電磁波譜中的一小部分，波長范圍為380～780nm。可見光的波長差異會導致人產生不同的色覺?！窘處煛慷嗝襟w展示“可見光的波長范圍及對應顏色”圖片（詳見教材），講解太陽光的分解人們看到的太陽光為白色，實際上只是看到了太陽所發(fā)出的波長在380～780nm范圍內的光，以及這些光混合后的顏色。如果把太陽光進行分解，就可以看到其在不同波段所呈現(xiàn)出來的不同色彩，按波長依次表現(xiàn)為紫、藍、青、綠、黃、橙、紅7種顏色?！局R鏈接】nm是長度單位，1nm=10-6mm=10-9m。二、光的物理屬性自然界的萬物都在光的作用下呈現(xiàn)，而光的物理屬性由被照物體的特性表現(xiàn)出來。（一）反射反射是光傳播到不同物質時，在分界面上改變傳播方向又返回原來物質中的現(xiàn)象?！窘處煛慷嗝襟w展示“鏡面反射”和“漫反射”圖片（詳見教材），并提出問題：這兩種反射有什么區(qū)別？【學生】聆聽、觀察、思考、回答問題【教師】總結學生的回答，并講解新知鏡面反射：指平行光線射到光滑表面（如拋光的大理石或鏡子等）上時，光線會平行地向一個方向反射出來。鏡面反射的光線集中，容易使人感到刺眼。漫反射：指平行光線射到粗糙的表面（如石膏或墻紙等）上時，光線向各個方向反射出去。（二）折射【教師】多媒體展示折射現(xiàn)象圖片（詳見教材），詳細講解折射的基本知識折射是光從一種透明介質斜射入另一種透明介質時，傳播方向發(fā)生變化的現(xiàn)象。當光線穿過玻璃棱鏡時，白光會因折射而分成7種顏色的光，這是因為長波長的光（紅光）的彎折程度要小于短波長的光（紫光）。生活中，雨后初晴時人們看到的彩虹就是光在大氣層中的折射現(xiàn)象。（三）透射透射是入射光經過折射穿過物體的光學現(xiàn)象。被透射的物體稱為透明體或半透明體，如玻璃、濾色片等?！局R鏈接】材料的透光性能取決于它的分子結構和它本身的厚度。材料透射光的分布形式主要包括規(guī)則透射、定向擴散投射、漫透射和均勻漫透射4種，如圖1-6所示。透明材料屬于規(guī)則透射，在入射光的背側可以清晰地看見光源與物像；凹凸不平的壓花玻璃屬于定向擴散透射，透射光線偏離原方向，使光源影像模糊不清；磨砂玻璃是典型的漫透射；乳白玻璃具有均勻漫透射的特性，整個透光面亮度均勻，完全看不見背側的光源和物像，是做燈具濾光片的首選材料。（四）吸收【教師】提出問題：光會被吸收嗎？【學生】聆聽、思考、回答問題【教師】總結學生的回答，并講解新知吸收是物質從一種介質相進入另一種介質相的現(xiàn)象。當光線通過任何一種介質時，一部分被反射，一部分被透射，還有一部分則被吸收。通常，顏色深的表面比顏色淺的表面吸收更多的光?！緦W生】聆聽、思考、理解、記錄通過教師講解和課堂討論等方式，使學生了解光的電磁屬性和物理屬性等相關知識課堂討論（10min）【教師】請學生分組圍繞以下問題開展討論光的物理屬性能夠應用在生活中哪些地方？【學生】聆聽、思考、討論、由小組代表發(fā)言【教師】聆聽并總結學生的發(fā)言通過小組討論，幫助學生鞏固本節(jié)課所學知識，加深對光的物理屬性的理解第二節(jié)課問題導入（5min）【教師】提出以下問題：如何評估光的亮度標準？【學生】聆聽、思考、回答問題用問題導入，讓學生主動探究新知，激發(fā)學生的求知欲傳授新知（25min）【教師】通過大家的發(fā)言，引入新的知識點，講解光的量度相關知識一、光通量?【教師】提出問題：什么是光通量？?【學生】聆聽、思考、回答問題?【教師】總結學生的回答，并講解新知光通量是指光源在單位時間內發(fā)出的光的總量。它是根據人眼對光的感覺來評價的。光通量的符號為Φ，單位為流明（lm）。【知識鏈接】在國際單位制中，流明是一個導出單位，1lm是發(fā)光強度為1cd（坎德拉，又稱燭光，1cd相當于1支普通蠟燭的發(fā)光強度）的均勻點光源在lsr（立體角，半徑為1m的圓球上1m2球冠所對應的球錐所代表的角度，其對應界面的圓心角約為65°）內發(fā)出的光通量。在照明工程中，光通量是用來衡量光源發(fā)光能力的基本量。相同電功率的光源在同一時間內消耗的電能是相等的，但其輻射出的光通量卻相差甚遠。電光源所發(fā)出的光通量Φ與其消耗的電功率P的比值稱為該電光源的發(fā)光效率η，即η=Φ/P發(fā)光效率（簡稱光效）的單位為流明/瓦（lm/W）。由公式可知，每瓦電力所發(fā)出的光通量越大，光源的發(fā)光效率越高。二、照度照度即光照強度，是指投射在物體表面單位面積上的光通量。其公式為E=Φ/A式中：E為受照面的照度，lx；Φ表示受照面的光通量，lm；A表示受照面的面積，m2。照度的單位是勒克斯（lx）。1lx是1lm的光通量均勻照射在1m2面積上所產生的照度。【知識鏈接】照度是照明工程各項標準和規(guī)范中最常用的物理量。事實上，要想知道生活中各種電光源的光通量，除了查看產品說明外，還可以用專業(yè)的儀器來測量，這種儀器就是照度計。照度計可用于室內、車間、舞臺、攝影棚等各種場合的照度測量。三、發(fā)光強度【教師】多媒體展示“發(fā)光強度示意圖”，詳細講解發(fā)光強度的相關知識發(fā)光強度簡稱光強，是指光源在指定方向的單位立體角內發(fā)出的光通量，如圖1-9所示。其符號為I，單位為坎德拉（cd）。其公式為Iθ=Φ/ω式中：Iθ表示在θ方向上的光強，cd；Φ表示球面所接受的光通量，lm；ω表示球面所對應的立體角，sr。通俗地說，發(fā)光強度就是光源所發(fā)出的光的強弱程度。光強是光源本身特有的屬性，僅與方向有關，而與到光源的距離無關，常用于說明光源發(fā)出的光通量在空間各方向或在選定方向上的分布密度。例如，一個40W的白熾燈發(fā)出350lm的光通量，它的平均光強為350/4π≈28cd。四、亮度亮度是用來表示物體表面發(fā)光（或反光）強弱的物理量，即發(fā)光體（或反光體）在視線方向單位投影面積上的發(fā)光（或反光）強度。亮度用符號L表示，單位為坎德拉每平方米（cd/m2）。?【教師】提出問題：在光源確定的情況下，哪些因素可以決定物體的亮度？?【學生】聆聽、思考、回答問題?【教師】總結學生的回答，并講解新知亮度與人的視覺功能有一定的關系，在光源確定的情況下，發(fā)光體或反光體的透光效果（或反光效果）決定了其亮度。例如，在同一光源下，并排放置一個黑色物體和一個白色物體，兩物體的照度相同，但是由于白色物體反光效果好，所以看起來更亮。因此，在室內照明設計中，要充分考慮環(huán)境中各界面及物體的色彩特性，針對性地進行燈光的組織，以調節(jié)總體照明效果?！局R鏈接】光的4個量度的關系光通量表示光源輻射能量的大小，發(fā)光強度用來描述光通量在空間的分布密度，照度說明受照物體的照明條件，亮度則表示光源或受照物體表面的明暗差異。總之，上述4個光的量度有不同的應用領域，均用專門的光度儀器進行測量，并且可以相互換算。?！緦W生】聆聽、思考、理解、記錄通過教師講解和課堂討論等方式，讓學生了解光通量、照度、發(fā)光強度和亮度等相關知識課堂討論（10min）【教師】請學生分組圍繞以下問題開展討論當我們用手電筒照射地面時，如果手電筒放低一些，地面就被照得比較亮；抬高一些，地面就稍暗。你能用光的照度來解釋這個現(xiàn)象嗎？聆聽、思考、小組討論、由小組代表發(fā)言【教師】聆聽并總結學生發(fā)言通過小組討論，幫助學生鞏固所學知識課堂小結

（3min）【教師】簡要總結本節(jié)課的要點本節(jié)課學習了光的性質和量度，包括光的電磁屬性、光的物理屬性、光通量、照度、發(fā)光強度和亮度等知識，希望大家在課下多復習，鞏固所學知識，為后面的學習打下堅實的基礎?！緦W生】總結回顧