建筑物理（第4版）绪论

建筑物理（第4版）绪论学习情境1建筑光学基本知识知识单元1人眼结构及其视觉特性1.1.1人眼的构造和功能1.1.2人眼的视觉特性知识单元2基本光度单位及其关系1.2.1基本光度单位1.2.2基本光度单位间的关系知识单元3视度与颜色1.3.1视度1.3.2颜色的基本知识知识单元4材料的光学性质1.4.1光遇介质时的传播特性1.4.2材料按光学性质的分类1.人与环境概述如何利用建筑中的物理规律，改善人类的居住环境和工作环境，体现“建筑要以人为本”的思想，实现建筑功能要求和建筑人文理念的高度统一，是建筑物理要达到的最终目标。如何在建筑规划和建筑设计中体现“环境保护”观念并充分利用无污染的绿色能源，已成为建筑物理的重要研究方向。人类在满足自身需要的同时，不能剥夺后代满足他们需求的权力。这就是“可持续发展”战略的主要思想。“可持续发展”的问题，是关系人类命运的重大问题。为了保护环境，必需树立和增强环境意识，在城市规划和建筑设计中，尽量利用自然条件改善建筑物理环境，采取先进的科学技术措施，创建出环保节能建筑物和构筑物。2.建筑物理的研究内容建筑物理是研究建筑环境中光、声、热等物理现象及其规律，论述如何利用建筑规划和建筑设计中的合理措施，使建筑满足使用功能的要求，为人们的生活和工作创造适宜的物理环境的学科。它是一门发展中的综合性学科。建筑物理的主要内容可概括为建筑光学、建筑声学和建筑热工学三大部分。建筑光学主要研究光的基本特性、各种采光口的采光性能、采光设计、人工光源和灯具的光学特性、照明设计的基本方法等。人类有80%的信息是由视觉器官获得的，良好的光环境是保证人们正常工作、学习和生活的必要条件，它对劳动生产率的提高和视力健康都有直接影响。2.建筑物理的研究内容建筑声学研究如何控制、处理室内外声环境，主要解决噪声控制和室内音质设计两方面问题。人们总是生活在一定的声环境中，对需要听的声音，对其音质有多方面的要求，对不需要听的声音，则希望尽可能低，以减少其干扰。建筑热工学着重介绍建筑热工学基本原理，论述如何通过建筑规划和设计上的相应措施，有效地防护或利用室内外热湿作用，合理地解决房屋的保温、隔热、防潮、节能等问题，以创造良好的室内热环境并提高围护结构的耐久性。只有充分发挥各种建筑措施的作用，再配备一些必不可少的设备，才能做出技术上和经济上都合理的热工设计。光是指能够被人眼感觉到的那一小段可见光谱的辐射能，可见光的波长范围是380nm～780nm（纳米，1nm=10-9m）。“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。知识单元1人眼结构及其视觉特性1.1.1人眼的构造和功能1.1.1人眼的构造和功能知识单元1人眼结构及其视觉特性1.1.2人眼的视觉特性1.视野范围双眼不动的视野范围为：水平面180°；垂直面130°，向上为60°，向下为70°知识单元1人眼结构及其视觉特性1.1.2人眼的视觉特性2.明、暗视觉3.颜色感觉4.人眼对不同波长光的敏感性5.视力知识单元1人眼结构及其视觉特性知识单元2基本光度单位及其关系1.2.1基本光度单位1.2.1基本光度单位知识单元2基本光度单位及其关系1.2.1基本光度单位知识单元2基本光度单位及其关系1.2.1基本光度单位知识单元2基本光度单位及其关系1.2.1基本光度单位知识单元2基本光度单位及其关系1.2.1基本光度单位1.2.2基本光度单位间的关系知识单元2基本光度单位及其关系1.2.2基本光度单位间的关系知识单元2基本光度单位及其关系知识单元2基本光度单位及其关系1.2.2基本光度单位间的关系知识单元2基本光度单位及其关系1.2.2基本光度单位间的关系知识单元2基本光度单位及其关系1.2.2基本光度单位间的关系1.3.1视度知识单元3视度与颜色人眼看物体的清楚程度称为视度。它不仅受人眼本身视觉特性的制约，还受到下列环境因素的影响：（1）亮度当工作面上的照度约为1500～3000lx之间时，对照明感到满意的人数比例最大。（2）物件尺寸对大而近的物件人们看得清楚，反之则视度下降。（3）亮度对比亮度对比通常也称为对比度。对比度越大，视度越好。1）对比的不足可用增加照度来弥补。2）视角越小，需要的照度越高。1.3.1视度知识单元3视度与颜色3）天然光比人工光更有利于视度的提高。（4）识别时间与面积识别时间与亮度间遵循邦森－罗斯科定律：亮度×识别时间＝常数。人从明处到暗处（或从暗处到明处）时，会产生由原来看得清，突然变得看不清，经过一段时间才由看不清到逐渐又看得清的变化过程，这叫做“视觉适应”。从暗到明的适应时间短，称“明适应”。从明到暗的适应时间长，称“暗适应”。适应过程见图1-8。在需要人眼变动注视方向的工作场所中，视线所及各部分的亮度差别不宜过大，这样可减小视觉的疲劳。1.3.1视度知识单元3视度与颜色对象的识别面积与亮度之间，遵循里科定律：亮度×面积＝常数。（5）眩光由于视野中的亮度分布或亮度范围的不适宜，或存在极端的对比，以致引起不舒适感觉或降低观察细部或目标的能力，这种现象称为眩光(glare)。根据眩光对视觉的影响程度，可分为失能眩光和不舒适眩光。由视野中，特别是在靠近视线方向存在的发光体所产生的眩光称为直接眩光。把由于光泽物体表面的反射光造成的眩光称为反射眩光。1.3.2颜色的基本知识知识单元3视度与颜色（1）颜色的基本特性

明视觉下，色觉正常的人除能感受到红、橙、黄、绿、青、蓝和紫等七种基本颜色外，还能感受到它们的各种中间色。从颜色的显现方式看，颜色有光源色和物体色的区别。颜色分为无彩色和有彩色两种。各种单色光在白色背景上呈现的颜色，就是光源的色调。明度是颜色相对明暗的感觉特性，对色调相同的光，亮度越大，明度越高。彩度是指彩色的纯洁性。色度学的实验表明：任何颜色的光均能以不超过三种纯光谱波长的光正确模拟。实验还证实，通过红、绿、蓝三种颜色可获得最多的混合色。因此，光度学中将红（700nm）、绿（546.1nm）、蓝（435.8nm）三色称为加法色的三原色。而将它们的补色，即青色、品红色、黄色称为三个减法原色。1.3.2颜色的基本知识知识单元3视度与颜色（2）

光源的色温和相关色温当全辐射体（又称为黑体）连续加热时，相应的光色将按红（800～900K时）→黄（3000K左右）→白（5000K左右）→蓝（8000～10000K时）的方向变化。当某一种光源（热辐射光源）的色品与某一温度下的全辐射体的色品完全相同时，全辐射体的温度称为该光源的色温度（colourtemperature），简称为色温，并用符号Tc表示，单位为开尔文(K)。色温的概念能恰当地描述白炽灯等热辐射光源的光色。对气体放电灯等光源，严格地说，不能用色温来表示这类光源的光色，但为了方便描述，往往用与某一温度下全辐射体辐射的光色来近似地确定这类光源的颜色。当某一种光源（气体放电光源）的色品与某一温度下的全辐射体的色品最接近时，把全辐射体的温度称为这种光源的相关色温度（correlatedcolourtemperatrue），简称相关色温，符号为Tcp，单位为开尔文(K)。1.3.2颜色的基本知识知识单元3视度与颜色（3）

光源的显色性物体在不同的照明条件下，对其颜色的感觉常常会发生变化，这种变化可用光源的显色性（显色性colourrendering）来评价。光源的显色性是指与参考标准光源相比较时，光源显现物体颜色的特性。光源的显色性主要取决于光源辐射通量的光谱分布。一般人工照明光源的显色性通常用一般显色指数（Ra）来表示。显示色指数的最大值为100。一般认为光源的一般显色指数在100～80范围内，显色性优良；在79～50范围内，显色性一般；如小于50则显色性较差。一般显色指数是一个平均值，所以即使一般显色指数相等，也不能说明这两个被测光源具有完全相同的显色性。知识单元4材料的光学性质1.4.1光遇介质时的传播特性

Ф＝Фρ＋Фα＋Фτ

反射光通量、吸收光通量和透射光通量与入射光通量之比，分别称为光反射比ρ、光吸收比α和光透射比τ，即：

ρ＝Фρ/Ф

α＝Фα/Ф

τ＝Фτ/Ф

ρ＋α＋τ＝1知识单元4材料的光学性质材料ρ值材料ρ值石膏0.91土黄色无釉陶土地砖0.53大白粉刷0.75朱砂色无釉陶土地砖0.19水泥砂浆抹面0.32白色马赛克地砖0.59白色和米黄色调和漆0.70浅蓝色马赛克地砖0.42中黄色调和漆0.57浅咖啡色马赛克地砖0.31红砖0.33绿色马赛克地砖0.25灰砖0.23深咖啡色马赛克地砖0.20黄白色塑料墙纸0.72普通玻璃0.08蓝白色塑料墙纸0.61白色大理石0.60表1-3一些常用建筑材料的光反射比1.4.1光遇介质时的传播特性知识单元4材料的光学性质材料ρ值材料ρ值浅粉白色塑料墙纸0.65乳色间绿色大理石0.39胶合板0.58红色大理石0.32广漆地板0.10黑色大理石0.08菱苦土地面0.15白色水磨石0.70混凝土地面0.20白色间灰黑色水磨石0.52铸铁、钢板地面0.15白色间绿色水磨石0.66白色瓷釉面砖0.80黑灰色水磨石0.10黄绿色瓷釉面砖0.62浅黄色木纹塑料贴面板0.36粉色瓷釉面砖0.65中黄色木纹塑料贴面板0.30天蓝色瓷釉面砖0.55深棕色木纹塑料贴面板0.12黑色瓷釉面砖0.08表1-3一些常用建筑材料的光反射比（续表）1.4.1光遇介质时的传播特性知识单元4材料的光学性质表1-4一些常用建筑材料的光透射比1.4.1光遇介质时的传播特性材

料颜色厚度/mmτ值材

料颜色厚度/mmτ值普通玻璃无3～60.78～0.82聚苯乙烯板无30.78钢化玻璃无5～60.78聚氯乙烯板本色20.60磨砂玻璃(花纹深密)无3～60.55～0.60聚碳酸脂板无30.74压花玻璃(花纹深密)无30.57聚酯玻璃钢板本色3～4层布0.73～0.77压花玻璃(花纹浅稀)无30.71聚酯玻璃钢板本色3～4层布0.62～0.67夹丝玻璃无60.76小波玻璃钢瓦绿-0.38压花夹丝玻璃(花纹浅稀)无60.66大波玻璃钢瓦绿-0.48夹层安全玻璃无3+30.78玻璃钢罩本色3～4层布0.72～0.74双层隔热玻璃（空气层厚）无3+5+30.64钢纱窗绿-0.70吸热玻璃蓝3～50.52～0.64镀锌铁丝网(孔×)-0.89乳白玻璃乳白30.60茶色玻璃茶色3～60.08～0.50有机玻璃无2～60.85中空玻璃无3+30.81乳白有机玻璃乳白30.20安全玻璃无3+30.84知识单元4材料的光学性质1.4.２

材料按光学性质分类反光和透光材料均可分为两类：一类属于定向的；另一类为扩散的。（1）定向反射和透射材料1）定向反射光线射到表面很光滑的非透明材料上（如镜面和磨光金属表面），光线将遵循反射定律。例如，在布置镜子和灯具时，需要使人获得最大照度，同时又要避免反射光眩光，就可以利用反射法来考虑灯具和镜子的位置。2）定向透射光线射到透明材料上产生定向透射。例如，质量好的平板玻璃，两个表面彼此平行，透过它可以很清楚地看到另一侧的景物。某些建筑物不希望室内外有视线干扰，就可以利用这一特性，窗玻璃用压花玻璃。（2）扩散反射和透射材料：

半透明材料使入射光线发生扩散透射，表面粗糙的不透明材料使入射光线发生扩散反射。1）均匀扩散材料这类材料用矢量表示的亮度和发光强度分布见图1-10。均匀扩散材料表面的亮度可用下列公式计算。对于反射材料：对于透射材料：知识单元4材料的光学性质1.4.２

材料按光学性质分类均匀扩散材料的