建筑物理第一章

绪论一．建筑光环境建筑环境科学的基本组成部分之一天然采光：采光窗型式、面积大小建筑照明：工作照明、室内外环境照明二．学习的必要性创造良好的室内光环境3

减少视觉疲劳，保证视觉健康和身心健康提高劳动生产率降低能耗人工照明能耗空调能耗490年代末上海市公共建筑的一次能源消耗比例5北京大型公共建筑能耗比例三．学习要求

基本知识公式物理意义（了解计算）建筑光环境设计（了解）光环境评价建筑光环境第一章建筑光学基本知识一．光以电磁波形式传播的辐射能可见光：波长380—780nm1nm=10－9m电磁波：红外线、紫外线、远红外线、无线电、X射线、宇宙线

10－15—105m二．光感光引起视觉反应不同波长的光在视觉上形成不同的颜色（在带有多种光谱成分的光源中，如果某一部分占比例较大，就呈现出那个波长对应的颜色）不同波长的单色光在人眼中引起不同的明亮感觉555nm黄绿光光谱光视效率曲线：人眼对光感觉量的程度V（λ）

V（555）=1较短的波长为主较长波长为主锥体细胞（明视）杆体细胞（暗视）明视觉暗视觉1．1基本光度单位及其应用一．光通量Φ

物理意义：说明光源发光能力的基本量，能量单位。定义：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)。光源的辐射通量中被人眼感觉为光的能量(波长380－780nm)称为光通量。（以人眼的光感觉量为标准来评价的辐射通量值）

Φ=V（λ）P（光瓦）

Φ=Φ（λ1）+Φ（λ2）+……

流明lm1光瓦=683lmP136例1—1已知有一钠光灯，其发出的λ=589nm的单色光，辐射通量P=10.3w，试求Φ。解：V（589）=0.78

则Φ=10.3×0.78×683=5487lmP136例1—2汞灯（多色光），求光通量。二．发光强度I

光通量的空间密度I=dΦ/dΩ立体角Ω=A/r2sr（球面度）1cd=1lm/1sr均匀光源Φ=IΩ球面的立体角4π则I=Φ/4π（cd）17光通量相同,发光强度I却不同三．照度E

被照面单位面积上的光通量分布

E=dΦ/dA

平均照度E=Φ/A（lx）

1lx=1lm/1m240瓦的白炽灯离它1m远处E=30lx

加一搪瓷的伞形罩后E=73lx

阴天中午室外无直射光时E=20000lx

中午阳光下E=80000—120000lx勒克斯(lux,lx)，相当于1lm的光通量均匀分布在1m2的被照面上1ml1m220照度E

性质：可叠加性。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。四．发光强度和照度的关系

Φ=IΩE=IΩ/AE1=I/r2E2=I/4r2E3=I/9r2光线不垂直于被照面时A2=A1cosα距离平方反比定律例1—3如图所示，在桌上2m处挂一40瓦白炽灯，求灯下桌面点1处照度E1及点2处照度E2值。解：I0—45=30cd

例：已知Ia=Ibra=rb

求Ea、Eb解：

五．亮度L视网膜上像的照度（nt）1nt=1cd/1m21sb=104nt=1cd/1cm2白炽灯灯丝300—500sb荧光灯管表面0.8—0.9sb太阳20万sb无云蓝天0.2—2sb六．照度和亮度的关系dA在P点形成的照度（将dA视为光源）得Iα=LαdAcosα则其中指以P点为顶点，由dA所张的立体角dΩ则dE=LαdΩcosθE=LαΩcosθ（立体角投影定律）顶窗cosθ=11．2材料的光学性质一．光的反射、吸收和透射Φ=Φρ+Φα+Φτρ=Φρ/Φα=Φα/Φτ=Φτ/Φρ+α+τ=1二．光的反射1．定向反射特点：入射角等于反射角入射光线及反射表面法线处于同一平面材料：一般镜子、磨光的金属运用：虚像像的亮度小于实物的2．扩散反射均匀扩散反射特点：各方向亮度L一样光强I是θ=0时最大

法线方向

表面亮度材料石膏、粉刷墙、氧化镁、硫酸钡、砖墙及大多数建筑材料

定向扩散反射介于定向反射、扩散反射两者之间的反射特点：在定向反射方向上亮度最大材料：金属表面、油漆

三．光的透射P143表1—3，常用的透光材料透射光的分布1．定向透射：特点：平行表面时α=α’

不平行时α≠α’（分光镜）入射线、反射线在同一平面内但在内外两个空间

材料：平板玻璃

2．扩散透射均匀扩散透射

L=Eτ/πI=I0cosα特点：各方向亮度L一样光强I在θ=0时最大入射与透射光线分别在室内、外两个空间表面亮度：材料乳白玻璃、半透明塑料

定向扩散透射特点：在定向透射方向上亮度最大材料：磨砂玻璃1．3影响视度的因素一．亮度

3.18×10－4nt感觉

3.18×103nt最大灵敏度二．视角视力：视角的倒数分三．对比度△L——目标和背景的亮度差

Lb——背景亮度视功能曲线视角不变，对比度越小，分辨所需的照度就越高物件越小，需要的照度越高天然光比人工光更有利四．识别时间与背景亮度有关：对比度一定，背景亮度越大，识别时间就越短，识别速度就越快与空间亮度分布有关：从明到暗：暗适应30—40分钟从暗到明：明适应1—2分钟五．眩光产生：在视野里出现过高的亮度（＞16sb）视野内出现过大的亮度对比性质：损害视觉（失能眩光）造成视觉上的不舒适感（不舒适眩光）直接眩光反射眩光影响眩光的因素：光源和视线的相对位置眩光源的尺寸眩光源的亮度周围环境亮度消除眩光的方法：1．降低光源的亮度平均亮度≯500cd/m2

2．挡住直射光遮光角（保护角）：≮14°3．光源悬挂高度＞60°时无眩光直