建筑物理課件建筑光學(xué)教學(xué)PPT

1、2021-5-13 第七章第七章 建筑光學(xué)基本知識建筑光學(xué)基本知識 1 河北工程大學(xué)建筑學(xué)院河北工程大學(xué)建筑學(xué)院 孫鳳明孫鳳明 2021-5-13 第七章第七章 建筑光學(xué)基本知識建筑光學(xué)基本知識 2 第二篇第二篇 建筑光學(xué)建筑光學(xué) 建筑光學(xué)基本知識建筑光學(xué)基本知識 天然采光天然采光 建筑照明建筑照明 2021-5-13 第七章第七章 建筑光學(xué)基本知識建筑光學(xué)基本知識 3 序序 言言 人類的生活時時刻刻離不開光。人類的生活時時刻刻離不開光。 光輻射引起人的視覺，人才能看清光輻射引起人的視覺，人才能看清 他周圍的環(huán)境；人從外界獲得的信他周圍的環(huán)境；人從外界獲得的信 息約有息約有80%80%來自光和

2、視覺。所以，無來自光和視覺。所以，無 論是白天還是晚間，舒適的光環(huán)境論是白天還是晚間，舒適的光環(huán)境 對任何人都是至關(guān)重要的。對任何人都是至關(guān)重要的。 2021-5-13 第七章第七章 建筑光學(xué)基本知識建筑光學(xué)基本知識 4 一、光環(huán)境一、光環(huán)境 光環(huán)境（光環(huán)境（luminous environmentluminous environment） 的內(nèi)涵很廣，它指的是由光（照度水的內(nèi)涵很廣，它指的是由光（照度水 平和分布，照明的形式和顏色）與顏平和分布，照明的形式和顏色）與顏 色（色調(diào)，色飽和度，室內(nèi)顏色分布，色（色調(diào)，色飽和度，室內(nèi)顏色分布， 顏色顯現(xiàn)）在室內(nèi)建立的同房間形狀顏色顯現(xiàn)）在室內(nèi)建立的

3、同房間形狀 有關(guān)的生理和心理環(huán)境。有關(guān)的生理和心理環(huán)境。 2021-5-13 第七章第七章 建筑光學(xué)基本知識建筑光學(xué)基本知識 5 二、光環(huán)境設(shè)計運(yùn)用學(xué)科 光環(huán)境設(shè)計要運(yùn)用很多學(xué)科的 基礎(chǔ)理論，例如建筑學(xué)、物理學(xué) （包括光學(xué)、光度學(xué)、色度學(xué)）、 生理學(xué)、心理學(xué)、人類工效學(xué)、美 學(xué)等等。 2021-5-13 第七章第七章 建筑光學(xué)基本知識建筑光學(xué)基本知識 6 三、本課重點(diǎn) 本課程將著重講解有關(guān)的概念和理論， 以期同學(xué)們對光環(huán)境的設(shè)計原理有正確的理 解。此外，對照明設(shè)備、控光材料、照明形 式、計算方法、測光技術(shù)等實(shí)用的知識和資 料也將作較全面的介紹，并通過實(shí)例分析， 力求使大家掌握光環(huán)境設(shè)計的方法和

4、技巧。 考慮到建筑學(xué)專業(yè)的特點(diǎn)，復(fù)雜的數(shù)學(xué)分析 將略去。 2021-5-13 第七章第七章 建筑光學(xué)基本知識建筑光學(xué)基本知識 7 第七章第七章 建筑光學(xué)基本知識建筑光學(xué)基本知識 第一節(jié)第一節(jié) 眼睛與視覺眼睛與視覺 第二節(jié)第二節(jié) 基本光度單位及應(yīng)用基本光度單位及應(yīng)用 第三節(jié)第三節(jié) 材料的光學(xué)性質(zhì)材料的光學(xué)性質(zhì) 第四節(jié)第四節(jié) 視度及其影響因素視度及其影響因素 第五節(jié)第五節(jié) 顏色顏色 2021-5-13 第七章第七章 建筑光學(xué)基本知識建筑光學(xué)基本知識 8 光是以電磁波形式傳播的輻射能。 電磁輻射的波長范圍很廣。只有波長在 380nm至780nm的這部分輻射才能引起光視覺， 稱為可見光（簡稱光），見圖

5、70所示。 波長短于380nm的是紫外線、x射線、 射線、宇宙線；長于780nm的有紅外線、無線 電波等等。 2021-5-13 第七章第七章 建筑光學(xué)基本知識建筑光學(xué)基本知識 9 圖圖70 太陽輻射的電磁波太陽輻射的電磁波 2021-5-13 第七章第七章 建筑光學(xué)基本知識建筑光學(xué)基本知識 10 第一節(jié)第一節(jié) 眼睛與視覺眼睛與視覺 眼睛眼睛 視覺視覺 視野視野 顏色感覺顏色感覺 光譜光效率光譜光效率 2021-5-13 第七章第七章 建筑光學(xué)基本知識建筑光學(xué)基本知識 11 一、眼睛一、眼睛 人們的視覺感覺是通過眼睛來完成 的，所以我們應(yīng)對眼睛的視看過程有一 粗略的了解。眼睛好似一個很精密的光

6、 學(xué)儀器，它在很多方面都與照相機(jī)相似。 圖71是人的右眼剖面圖。 2021-5-13 第七章第七章 建筑光學(xué)基本知識建筑光學(xué)基本知識 12 （3 3）視網(wǎng)膜）視網(wǎng)膜 光線經(jīng)過瞳孔、光線經(jīng)過瞳孔、 水晶體在視網(wǎng)膜上聚焦成清水晶體在視網(wǎng)膜上聚焦成清 晰的影像。視網(wǎng)膜是眼睛的晰的影像。視網(wǎng)膜是眼睛的 視覺感受部分，類似照相機(jī)視覺感受部分，類似照相機(jī) 中的膠卷。視網(wǎng)膜上布滿了中的膠卷。視網(wǎng)膜上布滿了 感光細(xì)胞錐狀和桿狀感感光細(xì)胞錐狀和桿狀感 光細(xì)胞。光線射到它們上面光細(xì)胞。光線射到它們上面 就產(chǎn)生神經(jīng)沖動，傳輸至視就產(chǎn)生神經(jīng)沖動，傳輸至視 神經(jīng)，再傳至大腦產(chǎn)生視覺神經(jīng)，再傳至大腦產(chǎn)生視覺 感覺。感覺。

7、 圖圖71 右眼剖面圖右眼剖面圖 從圖中可看到眼 睛的主要組成部分， 其功能如下： （1）瞳孔 虹膜 中央的圓形孔，它可 根據(jù)環(huán)境的明暗程度， 自動調(diào)節(jié)其孔徑，以 控制進(jìn)入眼睛的光能 數(shù)量。起照相機(jī)中光 圈的作用。 （2 2）水晶體）水晶體 為一扁球?yàn)橐槐馇?形的彈性透明體，它受睫形的彈性透明體，它受睫 狀肌收縮或放松的控制，狀肌收縮或放松的控制， 使其形狀改變，從而改變使其形狀改變，從而改變 其屈光度，使遠(yuǎn)近不同的其屈光度，使遠(yuǎn)近不同的 外界景物都能在視網(wǎng)膜上外界景物都能在視網(wǎng)膜上 成清晰的影像。它起照相成清晰的影像。它起照相 機(jī)的透鏡的作用，不過水機(jī)的透鏡的作用，不過水 晶體具有自動聚焦功

8、能。晶體具有自動聚焦功能。 （4 4）感光細(xì)胞）感光細(xì)胞 它們它們 處在視網(wǎng)膜最外層上，接受處在視網(wǎng)膜最外層上，接受 光刺激，并轉(zhuǎn)換為神經(jīng)沖動。光刺激，并轉(zhuǎn)換為神經(jīng)沖動。 兩種感光細(xì)胞在視網(wǎng)膜上的兩種感光細(xì)胞在視網(wǎng)膜上的 分布是不均勻的：分布是不均勻的：錐狀細(xì)胞錐狀細(xì)胞 主要集中在視網(wǎng)膜的中央部主要集中在視網(wǎng)膜的中央部 位，稱為位，稱為“黃斑黃斑”的黃色區(qū)的黃色區(qū) 域。黃斑區(qū)的中心有一小凹，域。黃斑區(qū)的中心有一小凹， 稱稱“中央窩中央窩”；在這里錐狀；在這里錐狀 細(xì)胞密度達(dá)到最大；在黃斑細(xì)胞密度達(dá)到最大；在黃斑 區(qū)以外區(qū)以外, ,錐狀細(xì)胞的密度急劇錐狀細(xì)胞的密度急劇 下降。下降。 與此相反，在

9、中與此相反，在中 央窩處幾乎沒有央窩處幾乎沒有 桿狀細(xì)胞桿狀細(xì)胞，自中，自中 央窩向外，其密央窩向外，其密 度迅速增加，在度迅速增加，在 離中央窩離中央窩2020附近附近 密度達(dá)到最大，密度達(dá)到最大， 然后又逐漸減少。然后又逐漸減少。 感光細(xì)胞在視網(wǎng)感光細(xì)胞在視網(wǎng) 膜上的分布情況膜上的分布情況 見圖見圖7 72 2。 2021-5-13 第七章第七章 建筑光學(xué)基本知識建筑光學(xué)基本知識 13 圖圖7 72 2 二中感光細(xì)胞在視網(wǎng)膜上的分二中感光細(xì)胞在視網(wǎng)膜上的分 布情況布情況 2021-5-13 第七章第七章 建筑光學(xué)基本知識建筑光學(xué)基本知識 14 桿狀細(xì)胞對于光非常敏感，但桿狀細(xì)胞對于光非常敏

10、感，但 是不能分辨顏色。在眼睛能夠感光是不能分辨顏色。在眼睛能夠感光 的亮度閾限（約為的亮度閾限（約為1010 6 6cd cdm m2 2）到）到 0.03cd/m0.03cd/m2 2左右的亮度水平，主要是左右的亮度水平，主要是 桿作細(xì)胞起作用，稱為桿作細(xì)胞起作用，稱為暗視覺暗視覺。在。在 暗視覺條件下，景物看起來總是模暗視覺條件下，景物看起來總是模 糊不清、灰茫茫一片。糊不清、灰茫茫一片。 2021-5-13 第七章第七章 建筑光學(xué)基本知識建筑光學(xué)基本知識 15 錐狀細(xì)胞對于光不甚敏感，在亮度高于錐狀細(xì)胞對于光不甚敏感，在亮度高于 3cd/m3cd/m2 2的水平時，錐狀細(xì)胞才充分發(fā)揮作

11、用，這的水平時，錐狀細(xì)胞才充分發(fā)揮作用，這 時稱為時稱為明視覺明視覺。錐狀細(xì)胞有辨認(rèn)細(xì)節(jié)和分辨顏色。錐狀細(xì)胞有辨認(rèn)細(xì)節(jié)和分辨顏色 的能力，這種能力隨亮度增高而達(dá)到最大。所有的能力，這種能力隨亮度增高而達(dá)到最大。所有 的室內(nèi)照明，都是按明視覺條件設(shè)計的。的室內(nèi)照明，都是按明視覺條件設(shè)計的。 當(dāng)適應(yīng)亮度處在當(dāng)適應(yīng)亮度處在0.030.033cd/m3cd/m2 2之間時，眼睛之間時，眼睛 處于明視覺和暗視覺的中間狀態(tài)，稱為處于明視覺和暗視覺的中間狀態(tài)，稱為中間視覺中間視覺 。一般道路照明的亮度水平，相當(dāng)于中間視覺的。一般道路照明的亮度水平，相當(dāng)于中間視覺的 條件。條件。 2021-5-13 第七章第

12、七章 建筑光學(xué)基本知識建筑光學(xué)基本知識 16 二、視覺 視覺形成的過程可分解為四個階段；視覺形成的過程可分解為四個階段； 1 1光源（太陽或燈）發(fā)出光輻射；光源（太陽或燈）發(fā)出光輻射； 2 2外界景物在光照射下產(chǎn)生顏色、明暗和外界景物在光照射下產(chǎn)生顏色、明暗和 形體的差異，相當(dāng)于形成二次光源；形體的差異，相當(dāng)于形成二次光源； 2021-5-13 第七章第七章 建筑光學(xué)基本知識建筑光學(xué)基本知識 17 3二次光源發(fā)出不同強(qiáng)度、顏色的光信號 進(jìn)入人眼瞳孔，借助眼球調(diào)視，在視網(wǎng) 膜上成象； 4視網(wǎng)膜上接受的光刺激（即物象）變?yōu)?脈沖信號，經(jīng)視神經(jīng)傳給大腦，通過大 腦的解釋、分析、判斷而產(chǎn)生視覺。 20

13、21-5-13 第七章第七章 建筑光學(xué)基本知識建筑光學(xué)基本知識 18 三、視野三、視野 當(dāng)頭和眼睛不動時，人眼能察覺到的當(dāng)頭和眼睛不動時，人眼能察覺到的 空間范圍叫視野（圖空間范圍叫視野（圖7 73 3）。單眼的綜）。單眼的綜 合視野（單眼視野），在垂直方向的角合視野（單眼視野），在垂直方向的角 度約度約130130，水平方向約，水平方向約180180。 2021-5-13 第七章第七章 建筑光學(xué)基本知識建筑光學(xué)基本知識 19 圖7-3 視野范圍 2021-5-13 第七章第七章 建筑光學(xué)基本知識建筑光學(xué)基本知識 20 兩眼同時能看到的視野（雙眼視野）較小 一些，約占總視野中120的范圍。視線

14、周 圍11.5內(nèi)的物體能在視網(wǎng)膜中心凹成象， 清晰度最高，這部分叫中心視野；目標(biāo)偏離 中心視野以外觀看時，叫周圍視野。視線周 圍30的視覺環(huán)境，清晰度也比較好。 2021-5-13 第七章第七章 建筑光學(xué)基本知識建筑光學(xué)基本知識 21 四、顏色感覺 不同波長的光在視覺上形成不同的顏色 例如700nm的光呈紅色，580nm呈黃色， 470nm呈藍(lán)色。見下表。 2021-5-13 第七章第七章 建筑光學(xué)基本知識建筑光學(xué)基本知識 22 光譜顏色中心波長及范圍 2021-5-13 第七章第七章 建筑光學(xué)基本知識建筑光學(xué)基本知識 23 2021-5-13 第七章第七章 建筑光學(xué)基本知識建筑光學(xué)基本知識

15、24 單色光與復(fù)色光 單一波長的光呈現(xiàn)一種顏色，稱為單 色光。日光和燈光都是由不同波長的光混 合而成的復(fù)色光，它們呈白色或其他顏色。 2021-5-13 第七章第七章 建筑光學(xué)基本知識建筑光學(xué)基本知識 25 將復(fù)色光中各種波長輻射的相對功率 量值按對應(yīng)波長排列聯(lián)結(jié)起來，就形成該 復(fù)色光的光譜功率分布曲線，它是光源的 一個重要物理參數(shù)。光源的光譜組成不但 影響光源的表觀顏色，而且決定被照物體 的顯色效果。 2021-5-13 第七章第七章 建筑光學(xué)基本知識建筑光學(xué)基本知識 26 五、光譜光效率五、光譜光效率 人眼對不同波長單色光的視亮度感受性人眼對不同波長單色光的視亮度感受性 也不一樣，這是光在

16、視覺上反映的另一特征。也不一樣，這是光在視覺上反映的另一特征。 在光亮的環(huán)境中（適應(yīng)亮度在光亮的環(huán)境中（適應(yīng)亮度3cd/m3cd/m2 2），輻），輻 射功率相等的單色光看起來以波長射功率相等的單色光看起來以波長555 nm555 nm的的 黃綠光最明亮，并且明亮程度向波長短的紫黃綠光最明亮，并且明亮程度向波長短的紫 光和長波的紅光方向遞減。光和長波的紅光方向遞減。 2021-5-13 第七章第七章 建筑光學(xué)基本知識建筑光學(xué)基本知識 27 國際照明委員會國際照明委員會(cie(cie）根據(jù)大量的實(shí)驗(yàn)）根據(jù)大量的實(shí)驗(yàn) 結(jié)果，將視亮度感覺相等的波長為結(jié)果，將視亮度感覺相等的波長為 m m和和 兩兩

17、 個輻通量之比，定義為波長個輻通量之比，定義為波長 的單色光的光的單色光的光 譜光視效率（也稱視見函數(shù)），以譜光視效率（也稱視見函數(shù)），以v v（ ）表）表 示。示。 m m選在最大比值等于選在最大比值等于1 1處處, ,即即 555555時，時， v v（ ）l l，其他波長，其他波長v v（ ）均小于）均小于1 1（見圖（見圖 7 75 5）。）。這就是明視覺光譜光視效率這就是明視覺光譜光視效率。在較。在較 暗的環(huán)境中（適應(yīng)亮度暗的環(huán)境中（適應(yīng)亮度0.03cd/m0.03cd/m2 2時），時）， 人的視亮度感受性發(fā)生變化，以人的視亮度感受性發(fā)生變化，以 507nm507nm的的 藍(lán)綠光最

18、為敏感。按照這種特定光環(huán)境條件藍(lán)綠光最為敏感。按照這種特定光環(huán)境條件 確定的確定的v v（ ）函數(shù)稱為）函數(shù)稱為暗視覺光譜光視效率暗視覺光譜光視效率 （圖（圖7 75 5） 2021-5-13 第七章第七章 建筑光學(xué)基本知識建筑光學(xué)基本知識 28 圖圖75 光譜光視效率光譜光視效率 實(shí)線一明視覺；虛線一暗視覺實(shí)線一明視覺；虛線一暗視覺 2021-5-13 第七章第七章 建筑光學(xué)基本知識建筑光學(xué)基本知識 29 第二節(jié) 基本光度單位及應(yīng)用 光通量 發(fā)光強(qiáng)度 照度 發(fā)光強(qiáng)度和照度的關(guān)系 亮度 照度和亮度的關(guān)系 2021-5-13 第七章第七章 建筑光學(xué)基本知識建筑光學(xué)基本知識 30 一、光通量一、光

19、通量( (luminous luminous flux)(flux)( or f) or f) 光通量是按照國際約定的人眼視覺光通量是按照國際約定的人眼視覺 特性評價的輻射能通量（輻射功率）。特性評價的輻射能通量（輻射功率）。 根據(jù)這一定義，光通量可以由輻射通量根據(jù)這一定義，光通量可以由輻射通量 及及v(v( ) )函數(shù)導(dǎo)出：函數(shù)導(dǎo)出： =k=km m e e， ， v( v( ) d) d lm lm 2021-5-13 第七章第七章 建筑光學(xué)基本知識建筑光學(xué)基本知識 31 式中： v() cie標(biāo)準(zhǔn)光度觀測者明視 覺光譜光視效率； 光通量，lm； e， 波長為的單色輻射能通量， w； km

20、 最大光譜光視效能，lm/w。 2021-5-13 第七章第七章 建筑光學(xué)基本知識建筑光學(xué)基本知識 32 光視效能光視效能k k是描述光和輻射之間關(guān)系的是描述光和輻射之間關(guān)系的 量，它是與單位輻射通量相當(dāng)?shù)墓馔苛?，它是與單位輻射通量相當(dāng)?shù)墓馔?（k kv v/ / e e ）。但是，）。但是，k k值是隨光的波值是隨光的波 長而變化的，長而變化的，k k（ ) )的最大值在的最大值在k km m555nm555nm 處。根據(jù)一些國家權(quán)威實(shí)驗(yàn)室的測量結(jié)果，處。根據(jù)一些國家權(quán)威實(shí)驗(yàn)室的測量結(jié)果， 19771977年國際計量委員會決定采用年國際計量委員會決定采用k km m683 683 lml

21、mw w。 2021-5-13 第七章第七章 建筑光學(xué)基本知識建筑光學(xué)基本知識 33 光通量的單位是流明，符號為光通量的單位是流明，符號為 lmlm。在。在 國際單位制和我國規(guī)定的計量單位中，它國際單位制和我國規(guī)定的計量單位中，它 是一個導(dǎo)出單位。是一個導(dǎo)出單位。l l流明是發(fā)光強(qiáng)度為流明是發(fā)光強(qiáng)度為1 1坎坎 德拉的均勻點(diǎn)光源在德拉的均勻點(diǎn)光源在1 1球面度立體角內(nèi)發(fā)出球面度立體角內(nèi)發(fā)出 的光通量。的光通量。 2021-5-13 第七章第七章 建筑光學(xué)基本知識建筑光學(xué)基本知識 34 在照明工程中，常用光通量表示一在照明工程中，常用光通量表示一 光源發(fā)出光能的多少，它是光源的一個光源發(fā)出光能的

22、多少，它是光源的一個 基本參數(shù)。例如，一只基本參數(shù)。例如，一只40w40w白熾燈發(fā)出白熾燈發(fā)出 350lm350lm的光通量；一只的光通量；一只40w40w熒光燈發(fā)出熒光燈發(fā)出 2200lm2200lm的光通量，比白熾燈多的光通量，比白熾燈多5 5倍多。倍多。 2021-5-13 第七章第七章 建筑光學(xué)基本知識建筑光學(xué)基本知識 35 已知低壓鈉燈發(fā)出波長為已知低壓鈉燈發(fā)出波長為589nm589nm的單的單 色光，設(shè)其輻射通量為色光，設(shè)其輻射通量為10.3w,10.3w,試計算它發(fā)出試計算它發(fā)出 的光通量。的光通量。 【解】從光譜光效率曲線明視覺（實(shí)線）中【解】從光譜光效率曲線明視覺（實(shí)線）中

23、可查出，對應(yīng)于波長可查出，對應(yīng)于波長589nm589nm的的v v（ ）0.780.78， 則該單色光源發(fā)出的光通量為：則該單色光源發(fā)出的光通量為： 589 589 68368310.310.30.780.785487 lm5487 lm 2021-5-13 第七章第七章 建筑光學(xué)基本知識建筑光學(xué)基本知識 36 【例2】已知500w汞燈的各單色輻射通 量值見下表，試計算其光通量。 【解】500w汞燈發(fā)出的各波長的波長值列于 下表中第一欄，相應(yīng)的單色輻射通量列于表 中第二欄。從光譜光效率曲線v()圖中查出 其相對光譜光效率值,分別列于表中第三欄 的各行。將二、三欄數(shù)值代入計算，即得各 單色光通量

24、值，列于第四欄。最后將其總和， 得光通量為15611 lm。 2021-5-13 第七章第七章 建筑光學(xué)基本知識建筑光學(xué)基本知識 37 【例2】的計算表 波長 （nm） 單色輻射通 量e(w) 相對光譜光 效率v( ) (lm) 3652.2 4064.0 0.0007 1.9 4368.4 0.0180 103.3 54611.5 0.9840 7728.8 57812.8 0.8890 7772.0 6910.9 0.0076 4.7 總計39.8 15610.7 2021-5-13 第七章第七章 建筑光學(xué)基本知識建筑光學(xué)基本知識 38 二、發(fā)光強(qiáng)度二、發(fā)光強(qiáng)度 (luminous int

25、ensity)(luminous intensity) 點(diǎn)光源在給定方向的發(fā)光強(qiáng)度，是光 源在這一方向上立體角元內(nèi)發(fā)射的光通量 與該立體角元之商。符號為i。 id/d cd 2021-5-13 第七章第七章 建筑光學(xué)基本知識建筑光學(xué)基本知識 39 如果在有限立體角對內(nèi)傳播的光通量 是均勻分布的，上式可寫成: i/ cd 式中的為立體角。其概念在圖76中 說明。 2021-5-13 第七章第七章 建筑光學(xué)基本知識建筑光學(xué)基本知識 40 以任一錐體頂點(diǎn)以任一錐體頂點(diǎn)o o為為 球心，任意長度球心，任意長度r r為半徑為半徑 作一球面，被錐體截取作一球面，被錐體截取 的一部分球面面積為的一部分球面面

26、積為s s， 則此錐體限定的立體角則此錐體限定的立體角 為：為： s/rs/r2 2 立體角的單位是球面度（符號立體角的單位是球面度（符號srsr）。當(dāng)）。當(dāng)s sr r2 2， 1sr1sr。因?yàn)榍虻谋砻娣e為。因?yàn)榍虻谋砻娣e為4 4 r r2 2，所以立，所以立 體角的最大數(shù)值為體角的最大數(shù)值為4 4 球面度。球面度。 圖圖76 立體角定義立體角定義 2021-5-13 第七章第七章 建筑光學(xué)基本知識建筑光學(xué)基本知識 41 發(fā)光強(qiáng)度的單位是坎德發(fā)光強(qiáng)度的單位是坎德 拉拉(candela(candela），符號），符號cdcd。在。在 數(shù)量上數(shù)量上1 1坎德拉等于坎德拉等于1 1流明每流明每

27、球面度（球面度（1cd=1lm1cd=1lmsrsr) )。 坎德拉是我國法定單位制坎德拉是我國法定單位制 與國際與國際sisi制的基本單位之一，制的基本單位之一， 其他光度量單位都是由坎德其他光度量單位都是由坎德 拉導(dǎo)出的，坎德拉定義如下拉導(dǎo)出的，坎德拉定義如下： “一個光源發(fā)出頻率為一個光源發(fā)出頻率為540 540 101012 12hz hz的單色輻射，若在一的單色輻射，若在一 定方向上的輻射強(qiáng)度為定方向上的輻射強(qiáng)度為 1/683w1/683wsrsr，則光源在該方，則光源在該方 向上的發(fā)光強(qiáng)度為向上的發(fā)光強(qiáng)度為lcdlcd”。 圖圖77 發(fā)光強(qiáng)度的概念發(fā)光強(qiáng)度的概念 2021-5-13

28、 第七章第七章 建筑光學(xué)基本知識建筑光學(xué)基本知識 42 發(fā)光強(qiáng)度常用于說明光源和照明燈具發(fā)出的光通發(fā)光強(qiáng)度常用于說明光源和照明燈具發(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，量在空間各方向或在選定方向上的分布密度。例如， 一只一只4040瓦白熾燈泡發(fā)出瓦白熾燈泡發(fā)出350350流明光通量，它的平均光流明光通量，它的平均光 強(qiáng)為強(qiáng)為350/4350/4 = =28cd28cd。在裸燈泡上面裝一盞白色搪瓷平。在裸燈泡上面裝一盞白色搪瓷平 盤燈罩，燈的正下方發(fā)光強(qiáng)度能提高到盤燈罩，燈的正下方發(fā)光強(qiáng)度能提高到707080cd80cd。 在后一種情況下，燈泡發(fā)出的光通量并沒有變化，在后一種

29、情況下，燈泡發(fā)出的光通量并沒有變化， 只是光通量在空間的分布更為集中了。只是光通量在空間的分布更為集中了。 2021-5-13 第七章第七章 建筑光學(xué)基本知識建筑光學(xué)基本知識 43 三、照度三、照度(illuminance(illuminance) ) 照度是受照平面上接受的光通量的面密 度，符號為e。若照射到表面一點(diǎn)面元上的 光通量為d，該面元的面積為da，則 ed/ da 當(dāng)光通量均勻分別在被照表面a上時，則此 被照面的照度為： e/a 2021-5-13 第七章第七章 建筑光學(xué)基本知識建筑光學(xué)基本知識 44 照度的單位是勒克斯，符號lx。1勒 克斯等于1流明的光通量均勻分布在1平方 米表

30、面上所產(chǎn)生的照度，即 1lx1lmm2 勒克斯是一個較小的單位，例如：夏 季中午日光下，地平面上照度可達(dá)105lx； 在裝有40瓦白熾燈的書寫臺燈下看書，桌 面照度平均為200300 lx；月光下的照 度只有幾個1x。 2021-5-13 第七章第七章 建筑光學(xué)基本知識建筑光學(xué)基本知識 45 照度可以直接相加如果房間里有照度可以直接相加如果房間里有4 4盞燈，它盞燈，它 們對桌面上們對桌面上a a點(diǎn)的照度分別為點(diǎn)的照度分別為e el l、e e2 2、e e3 3、e e4 4 則則a a點(diǎn)總照度等于各個照度值之和，寫成通用點(diǎn)總照度等于各個照度值之和，寫成通用 的表達(dá)式就是的表達(dá)式就是 e=e

31、=e ei i lx lx（1 13 3） 2021-5-13 第七章第七章 建筑光學(xué)基本知識建筑光學(xué)基本知識 46 四、發(fā)光強(qiáng)度和照度的關(guān)系四、發(fā)光強(qiáng)度和照度的關(guān)系 一個點(diǎn)光源在被照面上形成的照度，一個點(diǎn)光源在被照面上形成的照度， 可以從發(fā)光強(qiáng)度和照度這兩個基本量之可以從發(fā)光強(qiáng)度和照度這兩個基本量之 間的關(guān)系求出。間的關(guān)系求出。 圖圖7 78 8表示表面表示表面a a1 1 、 、a a2 2、 a a3 3 距點(diǎn)光距點(diǎn)光 源源o o的距離分別為的距離分別為r r、2r2r、3r3r，它們在點(diǎn)，它們在點(diǎn) 光源處形成的立體角相同，則表面光源處形成的立體角相同，則表面a a1 1 、 、 a a

32、2 2、 a a3 3的面積比為它們距光源的距離平的面積比為它們距光源的距離平 方比，即方比，即1 1：4 4：9 9。 2021-5-13 第七章第七章 建筑光學(xué)基本知識建筑光學(xué)基本知識 47 r 2r 3r o a1 a2 a3 圖圖78 點(diǎn)光源形成照度的概念點(diǎn)光源形成照度的概念 2021-5-13 第七章第七章 建筑光學(xué)基本知識建筑光學(xué)基本知識 48 設(shè)光源o在這三個表面方向的發(fā)光強(qiáng)度 不變，即單位立體角的光通量不變，則落在 這三個表面的光通量相同，由于它們的面積 不同，故落在其上的光通量密度也不同，即 照度是隨它們的面積而變，由此可推出發(fā)光 強(qiáng)度和照度的一般關(guān)系。由于表面的照度為 e/

33、a 。而i(其中a/r2),將其代 入，則得： ei/r2 2021-5-13 第七章第七章 建筑光學(xué)基本知識建筑光學(xué)基本知識 49 上式表明，某表面的照度與點(diǎn)光源在 這方向的發(fā)光強(qiáng)度成正比，與它至光源距 離的平方成反比。這就是計算點(diǎn)光源產(chǎn)生 照度的基本公式，稱為。 以上所講的是指光線垂直入射到被照 表面，即入射角為0的情況。當(dāng)入射角 不等于0，如圖79示的情況。這時，表面 a1的法線與入射光線成角，而表面a2的法 線與光線重合，這樣表面a1和表面a2間的夾 角為。則 2021-5-13 第七章第七章 建筑光學(xué)基本知識建筑光學(xué)基本知識 50 a1 a2 圖圖79 不同平面上形成的照度不同平面上

34、形成的照度 2021-5-13 第七章第七章 建筑光學(xué)基本知識建筑光學(xué)基本知識 51 a1a2/ cos 而a1 和a2所接受的光通量相同，它們在點(diǎn) 光源處形成的立體角相同，則可改寫為： eicos/r2 這就是表述點(diǎn)光源在任何表面上形成的照 度普遍公式。 2021-5-13 第七章第七章 建筑光學(xué)基本知識建筑光學(xué)基本知識 52 【例【例3】如圖所示，在繪圖桌上方懸】如圖所示，在繪圖桌上方懸 掛了一個掛了一個40w的白熾燈，求燈下桌的白熾燈，求燈下桌 面點(diǎn)面點(diǎn)1和點(diǎn)和點(diǎn)2處照度。處照度。 圖圖7 710 10 點(diǎn)光源在繪圖點(diǎn)光源在繪圖 桌上的照度桌上的照度 2021-5-13 第七章第七章 建

35、筑光學(xué)基本知識建筑光學(xué)基本知識 53 【解】設(shè)該白熾燈下方的發(fā)光強(qiáng)度為【解】設(shè)該白熾燈下方的發(fā)光強(qiáng)度為30cd30cd （視為點(diǎn)光源時（視為點(diǎn)光源時3503504427.9cd27.9cd），按式），按式 e ei icoscos/r/r2 2 e e1 1i icoscos/r/r1 12 23030cos30cos30o o/2/22 2 6.5 lx6.5 lx e e2 2i icos0cos0o o/r/r2 22 230301/(r1/(r1 1cos30cos30o o) )2 2 10 lx10 lx 同樣的方法計算書上的例題同樣的方法計算書上的例題7 73 3。 2021-5

36、-13 第七章第七章 建筑光學(xué)基本知識建筑光學(xué)基本知識 54 五、亮度五、亮度(luminance)(luminance) 光源或受照物體反射的光線進(jìn)入眼 睛，在視網(wǎng)膜上成象，使我們能夠識別 它的形狀和陰暗。視覺上的明暗知覺取 決于進(jìn)入眼睛的光通量在視網(wǎng)膜物象上 的密度物象的照度。這說明，確定 物體的陰暗要考慮兩個因素： 2021-5-13 第七章第七章 建筑光學(xué)基本知識建筑光學(xué)基本知識 55 物體（光源或受照體）在指定方向 上的投影面積這決定物象的大??； 物體在該方向上的發(fā)光強(qiáng)度這 決定物象上的光通量密度。 根據(jù)這兩個條件，我們可以建立一個新 的光度量亮度。 2021-5-13 第七章第七章

37、 建筑光學(xué)基本知識建筑光學(xué)基本知識 56 應(yīng)當(dāng)注意，光亮度常常是各方向不同，應(yīng)當(dāng)注意，光亮度常常是各方向不同， 所以在談到一點(diǎn)或一個有限表面的光亮度所以在談到一點(diǎn)或一個有限表面的光亮度 時需要指明方向。時需要指明方向。 cos da di l 光亮度是一單元表面在某一方向上的 光強(qiáng)密度。它等于該方向上的發(fā)光強(qiáng)度與 此面元在這個方向上的投影面積之商，以 符號l表示。 cd/mcd/m2 2 2021-5-13 第七章第七章 建筑光學(xué)基本知識建筑光學(xué)基本知識 57 圖圖711 亮度概念亮度概念 2021-5-13 第七章第七章 建筑光學(xué)基本知識建筑光學(xué)基本知識 58 上面定義的光亮度是一個物理量，

38、它與上面定義的光亮度是一個物理量，它與 視覺上對明暗的直觀感受還有一定的區(qū)別。視覺上對明暗的直觀感受還有一定的區(qū)別。 例如在白天和夜間看同一盞交通信號燈例如在白天和夜間看同一盞交通信號燈 時，感覺夜晚燈的亮度高得多。這是因?yàn)闀r，感覺夜晚燈的亮度高得多。這是因?yàn)?眼睛適應(yīng)了晚間相當(dāng)?shù)偷沫h(huán)境亮度的緣故。眼睛適應(yīng)了晚間相當(dāng)?shù)偷沫h(huán)境亮度的緣故。 實(shí)際上，信號燈的光亮度并沒有變化。由實(shí)際上，信號燈的光亮度并沒有變化。由 于眼睛適應(yīng)環(huán)境亮度，物體明暗在視覺上于眼睛適應(yīng)環(huán)境亮度，物體明暗在視覺上 的直觀感受就可能比它的物理光亮度高一的直觀感受就可能比它的物理光亮度高一 些或低一些。些或低一些。 2021-5

39、-13 第七章第七章 建筑光學(xué)基本知識建筑光學(xué)基本知識 59 我們把直觀看去一個物體表面發(fā)光的屬性稱 為“表觀亮度表觀亮度”（brightness或 luminosity），這是一個心理量，沒有量 綱。它與“光亮度”這一物理量有一定的 相關(guān)關(guān)系。下圖是通過大量主觀評價獲得 的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)整理出來的亮度感覺曲線。 2021-5-13 第七章第七章 建筑光學(xué)基本知識建筑光學(xué)基本知識 60 圖圖712 物理亮度與表觀亮度的關(guān)系物理亮度與表觀亮度的關(guān)系 2021-5-13 第七章第七章 建筑光學(xué)基本知識建筑光學(xué)基本知識 61 光亮度簡稱亮度。它的法定單位是坎德拉每平光亮度簡稱亮度。它的法定單位是坎德拉每平

40、 方米（方米（cd/mcd/m2 2）。在照明工程應(yīng)用中，亮度的單位繁）。在照明工程應(yīng)用中，亮度的單位繁 多，常用單位與多，常用單位與lcd/mlcd/m2 2的換算關(guān)系如下：的換算關(guān)系如下： l l尼特（尼特（ntnt）lcd/mlcd/m2 2 l l阿熙提（阿熙提（asbasb) )1/1/ cd/m cd/m2 2 1 1熙提（熙提（sbsb）10104 4 cd/m cd/m2 2 l l朗伯（朗伯（ l l）10104 4/ / cd/m cd/m2 2 l l英尺朗伯（英尺朗伯（flfl）3 3426 cd/m426 cd/m2 2 太陽的亮度達(dá)太陽的亮度達(dá)2 210109 9c

41、d/mcd/m2 2，白熾燈絲的亮度約，白熾燈絲的亮度約 為為(300(300500)500)10104 4cd/mcd/m2 2，而普通熒光燈的亮度只有，而普通熒光燈的亮度只有 (0.1(0.10.2)0.2)10104 4cd/mcd/m2 2。 2021-5-13 第七章第七章 建筑光學(xué)基本知識建筑光學(xué)基本知識 62 【例4】已知40w熒光燈管的長度為1.15m， 燈管直徑為32mm，它發(fā)出2200lm的光通量， 求燈管的表面亮度。 【解】設(shè)燈管的表面亮度是均勻的，根據(jù) 燈管的尺寸求出其表面積為： adl=3.141590.0321.15=0.1156 由于：i=/2200/4=175(

42、cd) 代入公式得： )/(8 .1513 11156. 0 175 cos 2 mcd a i l 2021-5-13 第七章第七章 建筑光學(xué)基本知識建筑光學(xué)基本知識 63 【例5】已知200w白熾燈發(fā)出2920lm的光通 量，如外加一個直徑為250mm的乳白玻璃球 形燈罩，設(shè)乳白玻璃的透光系數(shù)為0.6，求 燈罩的表面亮度。 【解】設(shè)燈罩的表面亮度是均勻的，根據(jù)燈 罩的尺寸求出其表面積為： ad23.141590.2520.19635(m2) 由于： i=/29200.6/4=139.4(cd) 代入公式得： )/(710 119635. 0 4 .139 cos 2 mcd a i l 2

43、021-5-13 第七章第七章 建筑光學(xué)基本知識建筑光學(xué)基本知識 64 【例6】如圖713，一長條形嵌入式燈具的 發(fā)光面積為0.251.25m2，在45o方向上的發(fā) 光強(qiáng)度i45o600cd，求該方向上的亮度。 【解】根據(jù)亮度的定義 0.25m 45o i45o 圖圖713 例題例題6圖圖 cos da di l 代入公式代入公式 2021-5-13 第七章第七章 建筑光學(xué)基本知識建筑光學(xué)基本知識 65 即該燈具按即該燈具按45o方向上的亮度為方向上的亮度為273cd/m2。 2 45 45 /273 22. 0 600 45cos25. 125. 0 mcd i l 2021-5-13 第七

44、章第七章 建筑光學(xué)基本知識建筑光學(xué)基本知識 66 六、照度和亮度的關(guān)系六、照度和亮度的關(guān)系 照度和亮度的關(guān)系是指光源亮度和它 所形成的照度間的關(guān)系。 2021-5-13 第七章第七章 建筑光學(xué)基本知識建筑光學(xué)基本知識 67 如圖所示，設(shè)a為各方向 亮度都相同的發(fā)光面， 在它表面上取一微元面 積da。由于da的尺寸和 它距離被照面間的距離 r相比，顯得很小，故 可視為點(diǎn)光源。這樣， 它在被照面上的p點(diǎn)處 形成的照度為： deicos/r2 (a) 圖圖714 照度和亮度的關(guān)系照度和亮度的關(guān)系 a da r i cos a2 p acos 2021-5-13 第七章第七章 建筑光學(xué)基本知識建筑光學(xué)

45、基本知識 68 由亮度和發(fā)光強(qiáng)度的關(guān)系可得出： ilda cos (b) 將式(b)代入式(a)得出： del(da cos cos)/r2 (c) 式中（ dacos）/r2是以p為頂點(diǎn)，由da所 張的立體角d ，故式（c）可寫成： deldcos 2021-5-13 第七章第七章 建筑光學(xué)基本知識建筑光學(xué)基本知識 69 整個發(fā)光面a在p點(diǎn)形成的照度為： eldcos 因光源在各方向的亮度相同，則： 這就是常用的立體角投影定律。它表 示某一亮度為l的發(fā)光表面在被照面上形 成的照度，是這一發(fā)光表面的亮度l與該 發(fā)光面在被照點(diǎn)上形成的立體角在被照 面的投影(cos)的乘積。 2021-5-13

46、第七章第七章 建筑光學(xué)基本知識建筑光學(xué)基本知識 70 這一定律表明：某一發(fā)光表面在被照面 上形成的照度，僅和發(fā)光表面的亮度及其在 被照面上形成的立體角有關(guān)，而和該發(fā)光表 面面積的絕對值無關(guān)。 在圖中a和acos的面積不同，但由于它 們在被照面上形成的立體角的投影線條，只 要它們在被照面方向的亮度相同，那么，它 們在被照面上形成的照度就是一樣的。立體 角投影定律適用于光源尺寸相對于它與被照 點(diǎn)距離較大時。 2021-5-13 第七章第七章 建筑光學(xué)基本知識建筑光學(xué)基本知識 71 【例7】在側(cè)墻和屋頂上各有一個1m2的窗 洞，它們與室內(nèi)桌子的相對位置見圖，設(shè) 通過窗洞看見的天空亮度為1sb，試分別

47、求 出各窗洞在桌面上計算點(diǎn)p形成的照度（設(shè) 桌面與窗臺等高）。 例7圖 窗洞和計算點(diǎn) 位置及尺寸 2021-5-13 第七章第七章 建筑光學(xué)基本知識建筑光學(xué)基本知識 72 【解】窗洞可視為一發(fā)光表面，其亮度等于【解】窗洞可視為一發(fā)光表面，其亮度等于 透過窗洞看見的天空亮度，在本例題中天空透過窗洞看見的天空亮度，在本例題中天空 亮度為亮度為1sb，即，即104 cd/m2。 按立體角投影定律：按立體角投影定律： 按側(cè)窗和天窗分別計算出它們在計算點(diǎn)按側(cè)窗和天窗分別計算出它們在計算點(diǎn)p p上的上的 照度照度 側(cè)窗時：側(cè)窗時： 1 1cos/rcos/r2 2 2021-5-13 第七章第七章 建筑光

48、學(xué)基本知識建筑光學(xué)基本知識 73 lxew555243. 0 25. 4 97. 0 10000 243. 0 25. 4 5 . 0 cos 25. 4 97. 0 5 . 02 cos1 22 天窗時：天窗時： lxew25001 4 1 10000 1cos, 4 1 ， 2021-5-13 第七章第七章 建筑光學(xué)基本知識建筑光學(xué)基本知識 74 【例8】 已知某客廳的面積為4.4m5.6m 24.64m2，該廳天花高為2.6m，正中裝有 面積為1m1.5m1.5m2、亮度為 1103cd/m2的槽燈，試求槽燈的正下方及 四個墻角處的照度。 【解】：根據(jù)題意，本題只需求出客廳地面正 中以及

49、任意一墻角處的照度即可，其尺寸如 圖所示。 2021-5-13 第七章第七章 建筑光學(xué)基本知識建筑光學(xué)基本知識 75 例例8 圖圖 2021-5-13 第七章第七章 建筑光學(xué)基本知識建筑光學(xué)基本知識 76 按立體角投影定律分別計算如下： （1）計算客廳正中點(diǎn)b的照度，該點(diǎn)離發(fā) 光面中心點(diǎn)為2.6m，又由于它正對著發(fā)光 面，因此0，0，所以： )(222 6 . 2 115 . 11000coscos 22 1 lx r sl eb 2021-5-13 第七章第七章 建筑光學(xué)基本知識建筑光學(xué)基本知識 77 (2)計算客廳墻角處點(diǎn)c的照度，如圖所示， 該點(diǎn)到發(fā)光面中心的距離為： )(6 . 28

50、. 22 . 2 222 mr 由于被照面與發(fā)光面互相平行，所以由于被照面與發(fā)光面互相平行，所以 （如圖所示），下面計算（如圖所示），下面計算coscos值：值： 589692. 0 6 . 28 . 22 . 2 6 . 2 cos 222 r h 2021-5-13 第七章第七章 建筑光學(xué)基本知識建筑光學(xué)基本知識 78 將各值代入立體角投影定律得墻角處的照將各值代入立體角投影定律得墻角處的照 度度e ec c為：為： )(83.26 6 . 28 . 22 . 2 589692. 0589692. 05 . 11000 coscos 222 2 1 lx r sl ec 2021-5-13

51、 第七章第七章 建筑光學(xué)基本知識建筑光學(xué)基本知識 79 本例計算結(jié)果表明，地面正中點(diǎn)的照度本例計算結(jié)果表明，地面正中點(diǎn)的照度 與墻角的照度相差與墻角的照度相差7 7倍多，就造成正中點(diǎn)的照倍多，就造成正中點(diǎn)的照 度很高（度很高（222lx222lx）而墻角的照度又很低）而墻角的照度又很低 （27lx27lx），這是很不合理的。這里說明照明），這是很不合理的。這里說明照明 設(shè)計中的一個很重要的問題，就是進(jìn)行大房設(shè)計中的一個很重要的問題，就是進(jìn)行大房 間的工作照明設(shè)計時必須合理增加燈數(shù)，從間的工作照明設(shè)計時必須合理增加燈數(shù)，從 而使房間各處的照度保持均勻否則就是一個而使房間各處的照度保持均勻否則就是

52、一個 不好的工作照明設(shè)計。不好的工作照明設(shè)計。 2021-5-13 第七章第七章 建筑光學(xué)基本知識建筑光學(xué)基本知識 80 已知某房間的面積為4.4m5.6m 24.64m2，該廳天花高為2.8m，在左墻正中 上方裝有面積為2m0.5m1m2、亮度為 0.12104cd/m2的發(fā)光平面（如圖所示）， 又知該房間的工作面離地面0.8m。如不考 慮天花板及其它各墻面的反射，試求房間 正中處在工作面上的一點(diǎn)b的照度。 2021-5-13 第七章第七章 建筑光學(xué)基本知識建筑光學(xué)基本知識 81 例9 圖 2021-5-13 第七章第七章 建筑光學(xué)基本知識建筑光學(xué)基本知識 82 【解】如圖所示，本題發(fā)光面的

53、中心點(diǎn)a到 地面的距離為2.55m，b點(diǎn)離地面高0.8m，a、 b兩點(diǎn)的高度差為1.75m。 按立體角投影定律分別計算如下： 5299894. 0 75. 18 . 2 75. 1 cos 8479983. 0 75. 18 . 2 8 . 2 cos 22 22 2021-5-13 第七章第七章 建筑光學(xué)基本知識建筑光學(xué)基本知識 83 將各值代入公式得房間正中處在工作面將各值代入公式得房間正中處在工作面 （水平面）上的一點(diǎn)（水平面）上的一點(diǎn)b b的照度：的照度： )(3 .163 75. 18 . 2 5299894. 08479983. 011200 coscos 22 2 1 lx r

54、sl eb 2021-5-13 第七章第七章 建筑光學(xué)基本知識建筑光學(xué)基本知識 84 第三節(jié) 材料的光學(xué)性質(zhì) 借助于材料表面反射的光或材料本身透過的借助于材料表面反射的光或材料本身透過的 光，人眼才能看見周圍環(huán)境中的人和物。也可光，人眼才能看見周圍環(huán)境中的人和物。也可 以說，光環(huán)境就是由各種反射與透射光的材料以說，光環(huán)境就是由各種反射與透射光的材料 構(gòu)成的。構(gòu)成的。 光在均勻介質(zhì)中沿直線傳播，它在空氣中的光在均勻介質(zhì)中沿直線傳播，它在空氣中的 傳播速度接近傳播速度接近3 310108 8米米/ /秒（秒（3030萬公里萬公里/ /秒）。秒）。 2021-5-13 第七章第七章 建筑光學(xué)基本知識

55、建筑光學(xué)基本知識 85 表1-2光速與折射指數(shù) 介質(zhì)種類 光速 m/s 折射指數(shù) 真空 2.99792 108 1.00000 空氣 2.99704 108 1.00293 水 2.24900 108 1.33300 玻璃 1.98210108 1.51250 2021-5-13 第七章第七章 建筑光學(xué)基本知識建筑光學(xué)基本知識 86 光在介質(zhì)中的傳播 光在傳播過程中遇到新的介質(zhì)時，會發(fā)光在傳播過程中遇到新的介質(zhì)時，會發(fā) 生反射、透射與吸收現(xiàn)象。一部分光通量生反射、透射與吸收現(xiàn)象。一部分光通量 被介質(zhì)表面反射被介質(zhì)表面反射 ，一部分透過介質(zhì) ，一部分透過介質(zhì) 。 。 余下的一部分則被介質(zhì)吸收余下

56、的一部分則被介質(zhì)吸收 ，根據(jù)能量 ，根據(jù)能量 守恒定律，入射光通量（守恒定律，入射光通量（ i i）應(yīng)等于上述）應(yīng)等于上述 三部分光通量之和：三部分光通量之和： i i lm lm（ 7 78 8） 2021-5-13 第七章第七章 建筑光學(xué)基本知識建筑光學(xué)基本知識 87 圖715 光的反射、透射和吸收 2021-5-13 第七章第七章 建筑光學(xué)基本知識建筑光學(xué)基本知識 88 反射系數(shù) 透射系數(shù) 吸收系數(shù) 將反射光通量與入射光通量之商，定義為反射將反射光通量與入射光通量之商，定義為反射 比（反射系數(shù)），以比（反射系數(shù)），以 表示：表示： / / i i 透射光通量與入射光通量之商，定義為透射透

57、射光通量與入射光通量之商，定義為透射 比（透射系數(shù)），以比（透射系數(shù)），以表示：表示： / / i i 被吸收的光通量與入射光通量之商，定義為吸被吸收的光通量與入射光通量之商，定義為吸 收比（吸收系數(shù)），以收比（吸收系數(shù)），以 表示：表示： / / i i 1 1 2021-5-13 第七章第七章 建筑光學(xué)基本知識建筑光學(xué)基本知識 89 從照明角度來看，反射比或透射比高的材料才從照明角度來看，反射比或透射比高的材料才 有使用價值。有使用價值。p139p139表表7-27-2、表、表7-37-3列有照明工程常用列有照明工程常用 材料的材料的 和和可供比較參考除了定量的分析以外，可供比較參考除了定

58、量的分析以外， 還要深入了解各種材料反射光或透射光的分布模式，還要深入了解各種材料反射光或透射光的分布模式， 以求在光環(huán)境設(shè)計中正確運(yùn)用每種材料的不同控光以求在光環(huán)境設(shè)計中正確運(yùn)用每種材料的不同控光 性能，獲得預(yù)期的照明效果。性能，獲得預(yù)期的照明效果。 2021-5-13 第七章第七章 建筑光學(xué)基本知識建筑光學(xué)基本知識 90 一、反射 輻射由一個表面返回，組成輻射的單 色分量的頻率沒有變化，這種現(xiàn)象叫做反 射。反射光的強(qiáng)弱與分布型式取決于材料 表面的性質(zhì)，也同光的入射方向有關(guān)。例 如，垂直入射到透明玻璃板上的光線約有 8%的反射比；加大入射角度，反射比也隨 之增大，最后會產(chǎn)生全反射。 反射光的

59、分布型式有規(guī)則反射與擴(kuò)散 反射兩大類。擴(kuò)散反射又可細(xì)分為定向擴(kuò) 散反射、漫反射、混合反射等。 2021-5-13 第七章第七章 建筑光學(xué)基本知識建筑光學(xué)基本知識 91 1規(guī)則反射 2定向擴(kuò)散反射 3漫反射 4、混合反射 2021-5-13 第七章第七章 建筑光學(xué)基本知識建筑光學(xué)基本知識 92 1規(guī)則反射 規(guī)則反射也叫鏡面反射，其特征是光線規(guī)則反射也叫鏡面反射，其特征是光線 經(jīng)過反射之后仍按一定的方向傳播，立體角經(jīng)過反射之后仍按一定的方向傳播，立體角 沒有變化。沒有變化。 規(guī)則反射的規(guī)律為：規(guī)則反射的規(guī)律為： 入射光線與反射光線以及反射表面入射光線與反射光線以及反射表面 的法線同處于一個平面內(nèi)；

60、的法線同處于一個平面內(nèi)； 入射光與反射光分居法線兩側(cè)，入入射光與反射光分居法線兩側(cè)，入 射角等于反射角（圖射角等于反射角（圖7 716)16)。 2021-5-13 第七章第七章 建筑光學(xué)基本知識建筑光學(xué)基本知識 93 2、定向擴(kuò)散反射 擴(kuò)散反射保留了規(guī)則反射的某些特性，擴(kuò)散反射保留了規(guī)則反射的某些特性， 即在產(chǎn)生規(guī)則反射的方向上，反射光最強(qiáng)，即在產(chǎn)生規(guī)則反射的方向上，反射光最強(qiáng)， 但是反射光束被但是反射光束被“擴(kuò)散擴(kuò)散”到較寬的范圍到較寬的范圍 （圖（圖7-16b7-16b），）， 2021-5-13 第七章第七章 建筑光學(xué)基本知識建筑光學(xué)基本知識 94 圖716 反射光的分布型式 a規(guī)則反