光学基本知识

第一章 光的基本知识,1.1光的性质、度量,一、光的性质1、波动性 光是波长在 380-780nm之间的电磁波,光是一种带有能量的粒子光子,2、粒子性,二、光的度量,1、辐射通量,2、光度量,基本光度量,光通量发光强度照度 光出射度亮度,光通量,定义： 光源在单位时间内向周围空间辐射出去的并使人眼产生光感的能量称光通量符号：单位：流明（lm）例:220V 100W白炽灯的光通量为1250 lm 220V 36W T8荧光灯的光通量为2500 lm,发光强度,光源在某一个特定方向上单位立体角内(每球面度)辐射的光通量，称为光源在该方向上的发光强度。简称光强。符号：I单位：坎德拉（cd）,照度,被照面上的光通密度为照度。它是射入被照物体表面单位面积上的光通量符号: E 单位: 勒克斯 （lx）,例:在40W白炽灯下1m处的照度约为30lx,加搪瓷伞形灯罩后可增加为73lx满月晴空的月光下为0.2lx晴朗的白天室内照度为100500lx一般情况下,1-5lx的照度仅能辨别物体的轮廓,光出射度,发光面单位面积出射的光通量称光出射度符号 M单位 辐射勒克斯（ rlx ）,亮度,发光体在视线方向单位投影面积上的发光强度，称为该发光体的表面亮度。符号：L 单位：尼特（nt）。,面光源一个单元面积上的亮度,亮度与被视物体的发光强度或反光面的反光强度有关,还与发光面或反光面的面积有关.,例:同一照度下的黑白物体 功率相同的普通灯泡与磨砂灯泡,一般情况下:,40W荧光灯的表面亮度为7000cd/m2,晴朗天空平均亮度为5000cd/m2,太阳的表面亮度为1.6109cd/m2,当亮度超过1.6105cd/m2 时,人眼就难以忍受了,几个光度量关系示意图,1.3 颜色的特性、眩光,颜色的形成 光的光谱能量分布颜色的基本性质 三个基本属性：色调 明度 彩度颜色的表示 孟塞尔表色系统 HV/C CIE表色系统（R G B） 光源的光色 色表和显色性,色彩属性,色彩具有基本的三属性：色调（Hue）就是色彩的颜色，如红，橙，黄，绿，蓝，紫等各代表一种色相，而黑，白以及各种灰色则属于无色系；明度（Brightness）是指色彩的明暗程度;饱和度（Saturation）则是指色彩的纯度，又称为彩度。对比度是指不同颜色之间的差异。,色彩的色相变化,色彩的色调变化,色相和色调的对比,红、蓝二色的饱和度变化,光源的色表,光源的色表指光源的表观颜色，是人眼观看到光源所发出的光的颜色。在照明应用方面，光源的色表可用色温或相关色温来表示。黑体是特殊形式的热辐射体，能把投射到它上面的辐射全部吸收。当被加热到高温便产生辐射，黑体辐射的光谱功率分布完全取决于被加热的温度。当黑体（能吸收全部光能的物体）被加热到某一温度，它所发出的光的颜色与标准光源所发出的光颜色相同时，这一温度就称为该光源的颜色温度，简称色温，单位：K。,光源的色温及色表,色温 色表 800900K 红色 21002900K 红黄色 3300K左右 黄白色 3500K 白色 5500K 冷白色 8000K 浅蓝色,光源的显色性,光源所发出的光照射到物体上，对物体颜色显示的真实程度，称为光源的显色性。在电气照明技术中，光源的显色性一般以显色指数Ra来表示 显色性是指事物的真实颜色（其自身的色泽）与某一标准光源下所显示的颜色关系。Ra值的确定，是将DIN6169标准中定义的8种测试颜色在标准光源和被测试光源下做比较，色差越小则表明被测光源颜色的显色性越好。Ra值为100的光源表示，事物在其灯光下显示出来的颜色与在标准光源下一致。,人工标准光源的显色指数定为100 Ra = 80 100 显色性优良 Ra = 50 79 显色性一般 Ra 50 显色性差,显色指数及性能参考,眩光,定义 由于视野中亮度分布或亮度范围的不适宜,或存在极端的亮度对比 ,以至引起人眼产生不舒适的感觉或降低观察细部或目标的能力，这种现象称为眩光 分类 失能眩光 不舒适眩光,眩光与视线角度的关系：,材料的光学性质,吸收 反射透射,吸收率,反射率,透射率,1.2 照度标准,建筑照明设计标准GB500342004,1、制定照度标准的方法,影响人的视力的因素有： 生理因素 背景亮度 亮度对比 年龄 人完成视觉工作的功效为视觉功效 照度标准制定的依据是： 视觉功效特性 视疲劳 经济性,2、影响视觉功能的因素,物体亮度和环境亮度亮度对比和颜色对比曝光时间物体大小或物体的运动眩光,3、GB500342004标准简介,标准值：平均照度参考平面高度：0.75m分级 0.5 1 3 5 10 15 20 30 50 75 100 150 200 300 500 750 1000 1500 2000 3000 5000lx 共21级计算允许偏差：（1010）% 同时颁布节能指标（功率密度） 2007.8开始执行目标值,符合下列条件之一及以上时，作业面或参考平面的照度，可按照标准值分级提高一级视觉要求高的精细作业场所，眼睛至识别对象的距离大于500mm时连续长时间紧张的视觉作业，对视觉器官有不良影响时识别移动对象，要求识别时间短促而辨认困难时视觉作业对操作安全有重要影响时识别对象亮度对比小于0.3时作业精度要求较高，且产生差错会造成很大损失时视觉能力低于正常能力时建筑等级和功能要求高时,符合下列条件之一及以上时，作业面或参考平面的照度，可按照标准值分级降低一级进行很短时间的作业时作业精度或速度无关紧要时建筑等级和功能要求较低时,新标准的特点和主要变化,照度水平有较大提高,适应当前生产工作学习和生活的需要照明质量有更新更高的要求,有利于改善视觉条件反映照明科技进步,有利于优质高效照明器材的发展和推广应用突出节能,运用强制性条文限制照明功率密度