建筑物理光学论文

生态必备之一——光生态必备之一——光--#-摘要光维持生态的一种，如果没有光，植物不能光合作用，使地球生态失去平衡。因此在建筑方面我们也需要光，今天我们就对建筑光学进行介绍。建筑光学是研究天然光和人工光在建筑中的合理利用，创造良好的光环境，满足人们工作、生活、审美和保护视力等要求的应用学科，是建筑物理的组成部分。“光”的本质包含了三层含义：一是可见的辐射波；二是视觉器官的视觉特点；三是两者作用所引起的感觉效果。什么是光光是人类眼睛可以看见的一种电磁波，也称可见光谱。在科学上的定义，光是指所有的电磁波谱。光是由光子为基本粒子组成，具有粒子性与波动性，称为波粒二象性。光可以在真空、空气、水等透明的物质中传播。对于可见光的范围没有一个明确的界限，一般人的眼睛所能接受的光的波长在380〜760nm之间。人们看到的光来自于太阳或借助于产生光的设备，包括白炽灯泡、荧光灯管、激光器、萤火虫等。因为光是人类生存不可或缺的物质。研究简史在一个相当长的历史阶段，人类利用天然光和火光照明，曾在建筑中创造了不少有效的采光和照明方法，例如中国传统建筑中的南窗北墙的采光方法，古埃及太阳神庙中的高侧窗采光方法等。但天然采光受季节、昼夜、地理位置和气候变化的影响很大。火光照明效果差，烟尘大，且容易引起火灾。自从大量生产玻璃，特别是19世纪发明白炽电灯以后，才使建筑采光和照明技术的理论和实践进入一个新的阶段，并逐步形成建筑光学。现代建筑光学理论日趋完善，天然光的变化规律逐步为人们所掌握，各类建筑的采光方法和控光设备相继研究成功，各种新型电光源和灯具也在建筑中得到广泛的应用，从而使这一学科在建筑功能和建筑艺术中发挥日益重要的作用。研究内容建筑光学的研究内容主要有：与建筑有关的光的性质和光的视觉性质、天然采光和人工照明。光和视觉的关系研究光和视觉的关系，了解同建筑有关的可见光的主要性质。可见光辐射的波长范围是380〜780nm（lnm=10-9m）,眼睛对不同波长的可见光产生不同的颜色感觉。一般光源如天然光和白炽光源等是由不同波长的光组成的。这种光源称为多色光源或称复合光源；有的光源如钠灯，只发射波长为583nm的黄色光，这种光源称为单色光源。在建筑光学中用光通量、发光强度、照度和亮度等参数表示光源和受照面的光特性（见光的视觉性质），用光影深浅、立体感强弱来表示建筑物表面和被观察物体的亮度差别，用光的吸收、反射、散射、折射、偏振来表示光线从一种介质进入另一种介质（空气、液体和固体）时的变化规律，用发射（或反射）光谱、亮度、色度坐标来表示光源色和物体色的基本特性。建筑采光和照明技术就是根据建筑物的功能和艺术要求，利用上述光、影、色的基本特性，创造良好的光环境。天然采光简称采光。天然光是一种最洁净的绿色光源。由于人类长期生活在自然环境中，人烟对天然光最适应，天然光下人烟有更高的视觉效果，会感觉更舒适，也更有益于身心健康。在研究光气候的基础上，制订建筑物的采光标准，确定采光方式，进行采光计算。包括:眩光特性和限制眩光的方法；采光和照明的结合；建筑物室内获得稳定光照条件及天然光的利用方法和装置；建筑物外部和建筑群的阳光造型技术等。天然光的光谱是连续的，人们长期在天然光条件下工作和生活，喜爱天然光照明，而且天然光是一种丰富的光能资源；因此，研究建筑物的天然采光，在技术上、卫生上和经济上都有重要意义。影响室外地面照度的因素主要有：太阳高度角、云状、云量、日照率（太阳出现时数和理论上应出现时数之北）。我国地域辽阔，同一时刻南北方的太阳高度角相差很大。从日照率来看，由北、西北往东南方向逐渐减少，而以四川盆地一带为最低。从云量来看，大致是自北向南逐渐增多，新疆南部最少，华北、东北少，长江中下游较多，华南最多，四川盆地特多。从云状来看，南方以低云为主，向北逐渐以高、中云为主。这些对设计时，采光需求必须考虑进去。人工照明简称照明。天然光仅能白天使用，在夜间，或建筑物内白天的某些场合，天然采光无法满足要求，需要人工照明。人工照明的主要内容有照明用的人工光源和控光器具（见照明光源、照明灯具）；各类建筑的照明标准；照明设计和计算方法（见照明标准、照明方式、照明计算）；照明眩光特性和限制眩光的方法；照明均匀度和室内表面亮度分布比例的确定（见照明质量）；在各种照明条件下人的视功能特性；照明效果的评价方法和指标；颜色在照明中的应用；照明效果的测试技术（见建筑光学测量）；照明的节能措施以及从建筑艺术等因素综合研究室内外光环境等。建筑光学材料的主要作用是控制和调整发光强度，调节室内照度、空间亮度和光、色的分布，控制眩光，改善视觉工作条件，创造良好的光环境。均匀扩散材料均匀扩散反射材料有氧化镁、石膏等。但大部分无光泽、粗糙的建筑材料，如粉刷、砖墙等都可以近似地看成这一类材料。

均匀扩散透射材料有乳白玻璃和半透明塑料等，透过它看不见光源形象或外界景物，只能看见材料的本色和亮度上的变化，常将它用于灯罩、发光顶棚，以降低光源的亮度。用矢量表示的亮度和发光强度分布见图；实线为亮度分布，虚线为发光强度分布。学科进展建筑光学利用相邻学科的研究成果，同时又为相邻学科服务。如建筑光学的测试技术是以光度学和色度学为基础的；建筑采光照明设计需直接利用大气光学、应用光学、建筑电气和建筑学的研究成果；在研究光和视觉关系时需利用心理和生理光学的评价方法和试验结果。建筑光学还直接或间接为建筑设计和建筑电气系统等提供数据资料。在中国，建筑科学的研究、教学、设计等部门都有规模不同的建筑光学研究机构和试验设备。建筑光学在研究剧场建筑、展览馆建筑、体育建筑、精密仪表厂生产车间和地下工程的采光照明问题以及编制中国工业企业采光照明标准、探讨光气候规律、提高建筑光学测试技术等方面都取得较显著的成效。研究方向建筑光学的主要研究方向是：综合研究建筑物室内外光环境的理论和综合评价建筑采光、照明的设计方法；天然光的利用技术；研制和使用功率小、光效高、寿命长和显色性能好的气体放电灯；发展电子计算机技术在采光照明计算、设计和设备控制上的应用；