建筑光学基本知识

于0。这时,表面A1的法线与入射光线成α角,而表面A2的法线与光线重合,这样表面A1和表面A2间的夹角为α,A1=A2/ cosα,而A1 和A2所接受的光通量相同,它们在点光源处形成的立体角相同,则可改写为:E=Icosα/r2,这就是表述点光源在任何表面上形成的照度普遍公式。

四、亮度:一单元表面在某一方向上的光强密度。它等于该方向上的发光强度与此面元在这个方向上的投影面积之商,以符号L表示。 Lθ =dIθ/dAcosθ cd/m2

1、光亮度常常是各方向不同,所以在谈到一点或一个有限表面的光亮度时需要指明方向。

2、l尼特(nt)=lcd/m2;l阿熙提(asb)=1/? cd/m2; 1熙提(sb)=104 cd/m2;l朗伯( L)=104/ ? cd/m2; l英尺朗伯(fL)=3.426 cd/m2 3、亮度与照度关系:E=Lα?cosθ

第三节 材料的光学性质

1、光在传播过程中遇到新的介质时,会发生反射、透射与吸收现象。一部分光通量被介质表面反射?ρ,一部分透过介质?τ。余下的一部分则被介质吸收?α,根据能量守恒定律,入射光通量(?i)应等于上述三部分光通量之和: ?i=?ρ+?τ+?α 2、将反射光通量与入射光通量之商,定义为反射比(反射系数),以?表示: ?= ?? / ?i ;透射光通量与入射光通量之商,定义为透

射比(透射系数),以τ表示:τ= ?τ / ?i;被吸收的光通量与

入射光通量之商,定义为吸收比(吸收系数),以?表示:?=??/ ?i ?+τ+?=1

3、反射:辐射由一个表面返回,组成辐射的单色分量的频率没有变化。

4、规则反射也叫镜面反射,其特征是光线经过反射之后仍按一定的方向传播,立体角没有变化。规则反射的规律为:入射光线与反射光线以及反射表面的法线同处于一个平面内;入射光与反射光分居法线两侧,入射角等于反射角。

5、定向扩散反射:扩散反射保留了规则反射的某些特性,即在产生规则反射的方向上,反射光最强,但是反射光束被“扩散”到较宽的范围。

6、漫反射:特点是反射光的分布与入射光方向无关,在宏观上没有规则反射,反射光不规则地分布在所有方向上。若反射光的光强分布与入射光的方向无关,而且正好是切于入射光线与反射表面交点的一个圆球,这种漫反射称为均匀漫反射。其反射光的最大发光强度在垂直于表面的法线方向,其余方向的光强同最大光强有以下关系: Iθ=Io·cosθ cd(Iθ---反射光与表面法线夹角为?方向的光强, cd; Io---反射光在反射表面法线方向的最大光强,cd) 7、混合反射:多数的材料表面兼有规则反射和漫反射的特性。 8、透射:光线通过介质,组成光线的单色分量频率不变。 9、材料透射光的分布型式也可分为规则透射、定向扩散透射、漫透

射和混合透射四种。透明材料属于规则透射,在入射光的背侧,光源与物象清晰可见。磨砂玻璃为典型的定向扩散透射,在背光的一侧仅能看见光源模糊的影象。乳白玻璃具有均匀漫透射的特性,整个透光面亮度均匀,完全看不见背侧的光源和物象,在透明玻璃上均匀地喷一层薄的白漆,其透光性能则近于混合透射。

10、折射:光在透明介质中传播,当从密度小的介质进入密度大的介质时,光速减慢;反之,光速加快。由于光速的变化而造成光线方向的改变,这就是折射。规律:入射线、折射线与分界面的法线同处于一个平面内,且分居于法线的两侧;入射角正弦和折射角正弦的比值,对确定的两种介质来说,是一个常数。

11、色散:当一束白光通过折射棱镜时,由于组成白光的单色光频率不同,则因折射而分离成各种颜色。

第四节 视度及其影响因素

视度:观看物体的清除程度。影响因素:亮度阈限;物体的相对尺寸;对比;识别时间;避免眩光。

1、零度阈限:对于在眼中长时间出现的大目标,视觉阈限亮度为10-6cd/m2。在呈现时间少于0.1秒,视角不超过1°的条件下,其视觉阈限值遵守里科定律,即亮度×面积=常数。视觉可以忍受的亮度上限约为106cd/m2

2、物件的相对尺寸:凭借视觉器官辨认目标或细节的敏锐程度,叫视觉敏脱度,医学上也叫视力。在数量上,视觉敏锐度等于刚能分辨

的视角的倒数,即: V=1/?min 物体大小(或其中某细节的大小)对眼睛形成的张角,叫做视角。H/D

3、亮度对比:是视野中目标和背景的亮度差与背景(或目标)亮度之比,符号为C C=|Lo- Lb|/ Lb Lo—目标亮度,一般面积较小的为目标,cd/m2; Lb—背景亮度,面积较大的部位做背景,cd/m2。 对于均匀照明的无光泽的背景和目标(均匀漫反射材料),亮度对比可用反射比表示:C=|ρo-ρb|/ρb ?o——目标反射比; ?b——背景反射比。

4、识别时间:眼睛观看物体时,满足:亮度×时间=常数 当出现环境亮度变化过大的情况时,应考虑在其间设置必要的过渡空间。在需要人眼变动注视方向的工作场所,环境亮度宜设置均匀。 5、避免眩光:在视野中由于不适宜亮度分布,或在空间或时间上存在着极端的亮度对比,以致引起视觉不舒适和降低物体可见度的视觉条件。失能眩光:降低视觉功效和可见度的眩光。不舒适眩光:只有不舒适感觉的眩光。从形成眩光的过程来分:直接眩光:由视野中的高亮度或未曾充分遮蔽的光源所产生,可避开。反射眩光:由视野中的光泽表面的反射所产生,不可避开。

6、控制直接眩光的措施:A限制光源亮度(当光源亮度超过16sb时,不管亮度对比如何,均会产生严重的眩光现象)B增加眩光源的背景亮度,减少二者之间的亮度对比。C减小形成眩光的光源视看面积.D尽可能增大眩光源的仰角(当眩光源的仰角小于27°时,眩光影响就很显著;而当眩光源的仰角大于45°时,眩光影响就大大减少了)E

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