建筑光学 基本知识课件.ppt

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1、建筑物理（光学）河北建筑工程学院王金奎（讲师）第1章建筑光学基本知识光环境设计光环境设计要运用很多学科的基础理论，如建筑学、物理学、美学、生理学、心理学、人工工效等等，它既是科学，又是艺术，同时又受经济和能源的制约。光环境设计主要包括：（1）天然光环境设计，太阳是生命之源，它以无尽的光和热哺育大地，充分利用昼光照明和渲染气氛，不仅可以获得较高的视觉功效，节约能源和费用，也是人们在生理和心理上感到舒服满意的关键因素。（2）人工光环境设计，自从1879年爱迪生发明电灯以来，人类结束了借火光照明的漫长岁月，步入了人工照明的新时代。建筑物内不仅在夜间采用人工照明，有

2、些场所，白天也要用人工照明，为了使建筑物在白天和夜晚都能同样的使用和美观，掌握一些人工光环境的设计方法和实践经验尤为重要。优良人工光环境的设计要靠建筑师、室内设计师、电气工程师和设备工程师密切合作，但建筑设计师应发挥主导作用。光环境概述光环境（Luminousenvironment）的内涵很广，是由光与颜色在室内建立的同房间形状有关的生理和心理环境。人们依靠不同的感觉器官从外界获得各种信息，其中约有80%来自光和视觉，在生产、工作、学习场所，良好的光环境可以振奋人的精神，提高工作效率和产品质量，保障人身安全和视力健康。在娱乐、休息、公共活动场所，光环境的首要作

3、用，在于创造舒适优雅、活泼生动，或庄重严肃的环境气氛，对人的情绪状态、心理感受产生积极的影响。建筑师的任务之一，就是要为人们创造优良的光环境。90年代末上海市公共建筑的一次能源消耗比例北京大型公共建筑能耗比例光的性质：可见光：波长在380~780nm之间的电磁波辐射。不同波长的光在视觉上形成不同的颜色。多色光：一般光源发出的光往往是由不同波长的电磁波组成，这样的光，称为多色光。单色光：波长单一的光，称为单色光。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。较短的波长为主较长波长为主眼睛的构造与视觉过程人的视觉感觉只能通过眼睛来

4、完成。眼睛的构造和照相机相似，图是人的右眼剖面图，其主要的组成部分和功能有：3.1瞳孔瞳孔为虹膜中央的圆形孔，它可根据环境的明暗程度，自动调节其孔径，以控制进入眼球的光能数量。相当于起到了照相机中光圈的作用。3.2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。3.3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。3.4感光细胞感

5、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。如图所示：两种感光细胞的功能特征不同：锥体细胞在明亮环境下对色觉和视觉敏锐度起决定作用，它能分辨出物体的细部和颜色，并对环境的明暗变化作出迅速的反应；杆体细胞在黑暗环境中对明暗感觉起决定作用，它虽能看到物体，但不能分辨其细部和颜色，对明暗变化的反应缓慢。眼睛的视觉特点1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度，垂直面130度，上方为60度，下方为70度。水平方向单眼视野180双眼视

6、野180眼睛的视觉特点2明视觉、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，能够辨认很小的细节、颜色，并能适应亮度变化的；暗视觉是指在黑暗环境中，只有明暗感觉而无颜色感觉，也无法分辨物件的细节，对外部变化的适应能力低。3颜色感觉在明视觉时，人们对于380nm—780nm范围内的电磁波引起不同的颜色感觉。不同颜色感觉的波长范围和中心波长表1—1 光谱颜色中心波长极范围颜色感觉中心波长/nm范围/nm红700640-750橙620600-640黄580550-600绿510480-550蓝470450-480紫420400-450

7、光谱光视效率人眼观看同样功率的辐射，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曲线来表示。如图，它表示获得相同视觉感觉时，波长和波长的单色光辐射通量的比。选在视感最大值处（明视觉时为，暗视觉时为），用公式表述如下：单色光谱光视效率不同波长的相对光谱光效率图中的明视觉曲线的最大值在波长555nm处，即在黄绿光部位最亮；虚线表示暗视觉时的光谱光视效率，整个曲线向短波方向推移，长波端的能见范围缩小，短波端的能见范围略有扩大。在不同光亮条件下人眼感受性不同的现象称为“普尔钦效应”。在设计室内颜色装饰时，根据装饰物色彩所处环境的明暗可能变化程度，

8、充分考虑到上述效应。二、基本光度单位及