第2.1章建筑光学基本知识

眼睛与视觉眼睛的构造：人的视觉感觉只能通过眼睛来完成，眼睛的构造和照相机相似。瞳孔瞳孔为虹膜

的圆形孔

它可根据环境的明暗程度，自动调节其孔径

以控相当于起到了制进入眼球的光能数量照相机中光圈的作用水晶体水晶体为一扁球形的弹性透明体

它受睫状肌收缩或放松而改变形状和屈光度，使远近不同的外界景物都能在视网膜上形成清晰的影像它起照相机的透镜作用眼睛与视觉视网膜视网膜光线经过瞳孔

水晶体在视网膜上聚焦成清晰的影像

它是眼睛的视觉感受部分，相当于照相机中的胶卷。视网膜上布满了感光细胞，接受光的光刺激并把光信息传输至视神经再传到大脑感光细胞感光细胞分为锥体细胞和杆体细胞两种

它们处在视网膜最外层上

接受光刺激

但它们在视网膜上的分布是不均匀的人眼的视觉特点视看范围(视场)受到感光细胞在视网膜上的分布状态以及眼眉、脸颊的影响，人的头部不动时人眼的视看范围为 水平面180°

垂直面130

°

上方为60，下方为70

“中心视野”,物体的有利位置。从中心视野往外30

范围内是视觉清楚区域，是明暗视觉因锥体

杆体细胞起作用的不同，形成了明暗视觉。明视觉是指在明亮环境中，

够辨认很小的细节、颜色，并

适应亮度变化的；暗视觉是指在

环境中，只

明暗感觉而无颜色感觉，

无法分辨物件的细节，对外部变化的适应能力低。图2.1

3

人眼视野范围眼睛与视觉光谱光视效率人眼

同样功率的辐射

在不同波长时感觉到的明亮程度不一样。人眼的这种特性常用光谱光视效率V(λ

)曲线来表示。普尔钦效应：在不同光亮条件下人眼感受性不同的现象。明视觉

V()max

对应波长555nm

(黄绿光)

光效是680lm/W。暗视觉

V()

max

507nm

(蓝绿光)第2.1章建筑光学基本知识眼睛与视觉1材料的光学性质3基本光度单位和应用2可见度及其影响因素4颜色5基本光度单位和应用

光通量：说明光源发光能力的基本量 能量单位辐射体单位时间内以电磁辐射的形式向外辐射的能量称辐射功率或辐射通量(W)光源的辐射通量中

眼感觉为光的能量(波长380

780nm)称为光通量。单位:流明(lumen，lm)例题：已知低压钠灯发出波长为589nm的单色光，设其辐射通量为10.3W

试计算其发出的光通量基本光度单位和应用角发光强度：表示光源光通量的空间密度。光源在某一方向的发光强度定义为光源在这方向上单位内发出的光通量(和距离无关 角

球面度sr单位

坎德拉(candela,

cd)

1cd＝1lm/1srdI

dr

2d

dS基本光度单位和应用：0；40W白炽灯泡正下方：30cd；灯罩：73c基本光度单位和应用照度：落在单位面积被照面上的光通量的数值 表示被照面被照射的程度单位：勒克斯(lux,

lx)

相当于1

lm的光通量均匀分布在1

2的被照面上照度可叠加

几个光源同时照射被照面时，实际照度为单个光源分别存在时形成照度的代数和E

ddS基本光度单位和应用已知点光源发光强度以及与被照面的距离，即可求得垂直于二者连线的被照面的照度En＝I/r2再通过三角转换即可求得实际被照面的照度

E=Encos

i

=

(I

/

r2)

cos

i距离平方反比定律例题基本光度单位和应用线光源是点光源的积分叠加面光源是线光源的积分叠加。国际照明

CIE对不同作业和活动

的照度基本光度单位和应用亮度：正在发光(或反光)表面的明亮程度亮度是与眼睛感觉有关的量，取决于进入眼睛的光通量在视网膜物象上的密度

亮度就是单位投影面积上的发光强度。基本光度单位和应用角元d

Ω内亮度的表达式：L=d2ф/(dΩdAcosα)d2ф——由给定点处的束元dA传输的并包含给定方向的的光通量dAα包含给定点处的射束截面积射束截面法线与射束方向间的夹角当角α方向上截面A的发光强度均相等时角α方向亮度为：L

α＝I

α/Acos

α基本光度单位和应用尼特(nit,

nt)、亮度单位。常见物体亮度值物理亮度：发光体在视线方向上单位面积发出的发光强度熙提(stilb,sb)1

nt

=1

cd/m2，1

sb=1cd/cm2=104

nt亮度：考虑背景亮度的作用视网膜只可承受16sb以下的亮度。基本光度单位和应用照度与亮度的关系E＝L

α

cos

i

＝Acos

/r2例题第2.1章建筑光学基本知识眼睛与视觉1基本光度单位和应用2材料的光学性质3可见度及其影响因素4颜色5材料的光学性质材料的光学性质材

料值材

料值材

料值石

膏0.91混凝土地面0.20深咖啡色0.20大白粉刷0.75沥青地面0.10水泥砂浆抹面0.32铸铁，钢板地0.15普通玻璃0.08白水泥0.75面白色乳胶漆0.84瓷釉面砖大理石白色0.80白

色0.60调和漆黄绿色0.62乳色间绿色0.39白色和米黄色0.70粉色0.65红

色0.32中黄色0.57天蓝色0.88黑

色0.08黑色0.08红

砖0.33水磨石灰

砖塑料墙纸黄白色0.280.72无釉陶土地砖土黄色朱砂0.530.19白

色白色间灰黑色白色间绿色0.700．520.660.10蓝白色浅

色胶合板广漆地板0.610.650.580.10马赛克地砖白

色浅蓝色浅咖啡色绿

色0.590.420.310.25黑灰色塑料贴面板浅黄色木纹中黄色木纹深棕色木纹0.360.300.12菱苦土地面0.15材料的光学性质材

料颜色厚度／mm值材

料颜色厚度／mm值普通玻璃钢化玻璃磨砂玻璃(花纹深密)无无无3～65～63～60.78～0.820.780.55～0.60聚苯乙烯板聚氯乙烯板聚碳酸酯板无本色无3230.780.600.74压花玻璃(花纹深密)压花玻璃(花纹浅稀)夹丝玻璃无无无3360.570.710.76聚酯玻璃钢板本色绿3～4层布3～4层布0.73～0.770.62～0.67小波玻璃钢瓦大波玻璃钢瓦玻璃钢罩钢窗纱绿绿本色绿——3～4层布—0.380.480.72～0.740.70压花夹丝玻璃(花纹细)无60.66夹层安全玻璃双层隔热玻璃(空气层厚5mm)吸热玻璃乳白玻璃有机玻璃乳白有机玻璃无无蓝乳白无乳白3+33+5+33～532～630.780.640.52～0.640.600.850.20镀锌铁丝网(孔

20mmX20mm)茶色玻璃中空玻璃安全玻璃—茶色无无——3～63+33+30.890.08～0.500.8l0.84材料的光学性质定向反射与透射材料：入射角＝反射角；透射方向与入射方向一致；入射光线、反射光线及反射表面的法线处可以清楚看到光源形象镜面玻璃平板玻璃材料的光学性质透射材料（漫射材料）均匀扩散反射粉刷涂料乳白玻璃氧化镁朗伯余弦定律：Ii=I0cosi单位阿熙提（asb）材料的光学性质

定向扩散反射与透射材料

混合反射与透射材料）：与入射角相同的反射角方向上、与入射方向一致透射方向上有最大亮度，其它方向也有一定亮度光滑的纸油漆表面磨砂玻璃第2.1章建筑光学基本知识眼睛与视觉1材料的光学性质3可见度及其影响因素4基本光度单位和应用2颜色5可见度及其影响因素。可见度就是人眼辨认物体存在或形状的难易程度。个物体之所以能够被看见

要有

定的亮度

大小和亮度对比

并且识别时间和眩

会影响这种看清楚程度。亮度当物体发光或反光时人们才能看见实验表明人们能看见的最低亮度叫最低亮度阈最低亮度阈仅10-5asb

若亮度过大，超出眼睛的适应范围眼睛的灵敏度反而会降当物体亮度超过时人们就感到刺眼照度以感到“满意”的人所占的百分数为统计结果，符合正态分布最大百分比在1500～30001x之间。16sb以上感到刺眼可见度及其影响因素物体的相对尺寸物体尺寸以及眼睛至物件的距离均影响人们物件尺寸

d

眼睛至物件的距离

l

形成视角物件的视度。其关系如下l

3440

d可见度及其影响因素亮度对比亮度对比是视野中目标和背景的亮度差与背景亮度之比。符号为C

亮度差越大，视度也高。

Lb

|

LLb

LbC

|

Lt可见度及其影响因素可见度及其影响因素物体时

只有当该物体发出足够的光能，形成一定的识别时间眼睛刺激

才能产生视觉感觉在一定条件下符合

亮度×时间=常数

(邦森

罗斯科定律)适应。从暗到明的适应时间短

称“明适应”可见度及其影响因素眩光眩光就是在视野中由于亮度的分布或范围不适宜或在空间或时间上存在着的亮度对比以致引起不舒服和降低物体可见度的视觉条件失能眩光和不舒服眩光直接眩光和反射眩光消除或减轻直接眩光的措施限制光源亮度（增大面积

降低亮度

如加灯罩等。增加眩光源的背景亮度

减少二者之间的亮度对比。减少形成眩光的光源的视看面积（既光源对观测者眼睛形成的）尽可能增大眩光源的仰角可见度及其影响因素减少反射眩光的方法：使视觉作业表面为无光泽表面

减弱镜面反射而形成的反射眩光；应使视觉作业避开和远离照明光源同人眼形成的镜面反射区域；使用发光表面面积大

亮度低的光源；使引起镜面反射的光源形成的照度在总照度中所占比例减少，从而减少反射眩光的影响第2.1章建筑光学基本知识眼睛与视觉1材料的光学性质3颜色5可见度及其影响因素4基本光度单位和应用2颜色颜色是光作用于人眼引起的形象以外的视觉特性

颜色是影响光环境质量的要素在明视觉条件下同时对人的生理和心理活动产生作用。色觉正常的人可以感觉出红、橙、黄、绿、蓝和紫色，还可以在两个相邻颜色的过渡区域内看到黄红

绿黄、蓝绿、紫蓝和红紫等中间色光源色：光源是能发光的物理辐射体如灯

等。光源辐射多个单色光对应的辐射能量不同

引起的颜色视觉不同物体色：光被物体反射或透射后的颜色是物体色物体色即与光又与物体表面的光谱反射比或透射比源的光谱能量分布有关有关。颜色颜色的分类和属性无彩色：无彩色指从白到黑的一系列中性灰色 光反射比为1的理想的完全反射体——纯白

光反射比为0的理想的无反射体——纯黑有彩色：有彩色指除无彩色以外的各种颜色。有彩色可以按照色调（色相）、明度、彩度(也叫饱和度)三种独立的属性分别加以描述色调是各彩色彼此相互区分的视感觉的特性色调用红黄绿蓝紫等来说明每一种颜色的范围光源的色调，物体的色调明度是颜色相对明暗的视感觉特性彩度指的是彩色的纯洁性

物体色的彩度决定于该物体反射(或透射)光谱辐射的选择性程度颜色颜色混合将红(700.0nm)、绿(546.1nm)、蓝(435.8nm)三色称为加色法的三原色每一种颜色都有一个相应的补色 任何两个非互补色相混合可以得出两色中间的混合色 混合色的总亮度等于组成混合色的各颜色光亮度的总和颜色的减色法是指 和彩色涂料的颜色混合以及不同颜色滤光片的组合。青色 晶红色 黄色为减色法的三原色。颜色颜色定量表色系统就是用规定的符号按一系列规定和定义表示颜色的系统。表色系统有两大类

CIE1931标准色度系统和孟塞尔表色系统。颜色相邻色调间逐步过渡；相同黄色Y

也有偏红黄YR和偏绿黄GY

之分每种色调分为10个等级主色调和中间色调的等级均为510Y

表示黄与黄绿的中间色

即淡黄绿色表色方法：色调、明度/彩度，如5G5/10颜色产生的心理效果情绪感觉：积极色暖色调＋高亮度 消极色 冷色调＋低照度温度感觉：红热蓝冷，

温差效果可达3~4℃大小轻重感觉：明度影响。高明度者大而轻 低明度小而重333037号数孟塞尔标号日光下的颜色号数孟塞尔标号日光下的颜色17.5R6/4淡灰红色94.5R4/13饱和红色25Y6/4暗灰黄色105Y8/10饱和黄色35GY6/8饱和黄绿色114.5G5/8饱和绿色42.5G6/6中等黄绿色123PB3/11饱和蓝色51