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21 建筑光学 基本知识
2.1.1 2.1.1 眼睛与视觉眼睛与视觉 2.1.2 2.1.2 基本光度单位和应用基本光度单位和应用 2.1.3 2.1.3 材料的光学性质材料的光学性质 2.1.4 2.1.4 可见光及其影响因素可见光及其影响因素 2.1.5 2.1.5 颜色颜色 2.1 2.1 建筑光学基本知识建筑光学基本知识 建筑光学 光的范围 光是一种电磁辐射能,是能量的一种形式。光是一种电磁辐射能,是能量的一种形式。能引起人视觉感觉的电磁波,可见光的波长范围:能引起人视觉感觉的电磁波,可见光的波长范围:380nm780nm。第2.1章 建筑光学的基本知识 2.1.1 2.1.1 眼睛与视觉眼睛与视觉 波长波长 780nm的电磁波是红外线、微波、无线电波等。的电磁波是红外线、微波、无线电波等。波长波长 380nm的电磁波是紫外线、的电磁波是紫外线、X X射线等。射线等。光的作用 第2.1章 建筑光学的基本知识 2.1.1 2.1.1 眼睛与视觉眼睛与视觉 1.1.影响工作效率影响工作效率 室内光环境室内光环境 光的作用 第2.1章 建筑光学的基本知识 2.1.1 2.1.1 眼睛与视觉眼睛与视觉 2.2.影响心理舒适,身体健康影响心理舒适,身体健康 室内装饰照明室内装饰照明 光的作用 第2.1章 建筑光学的基本知识 2.1.1 2.1.1 眼睛与视觉眼睛与视觉 3.3.美化环境,表现建筑艺术美化环境,表现建筑艺术 重庆市朝天门夜景重庆市朝天门夜景 光的作用 第2.1章 建筑光学的基本知识 2.1.1 2.1.1 眼睛与视觉眼睛与视觉 4.节能,保护环境节能,保护环境 照明用电量示意图照明用电量示意图 以上海用电量为例:以上海用电量为例:年用电量为年用电量为1400亿度,其中照亿度,其中照明用电量为明用电量为392亿度电亿度电(28%)。如果照明节能如果照明节能50%,则节约,则节约196亿度电,减少二氧化碳亿度电,减少二氧化碳56万万吨。吨。黄斑黄斑 水晶体水晶体 瞳孔瞳孔 角膜角膜 虹膜虹膜 睫状肌睫状肌 光轴光轴 视轴视轴 中央窝中央窝 巩膜巩膜 脉络膜脉络膜 右右眼眼剖剖面面图图 房水房水 玻璃体玻璃体 瞳孔:瞳孔:虹膜中央的圆形孔,它可根据环境的虹膜中央的圆形孔,它可根据环境的明暗程度,自动调节其孔径,以控制进入眼球明暗程度,自动调节其孔径,以控制进入眼球的光能数量,的光能数量,起照相机中光圈的作用起照相机中光圈的作用。视网膜:视网膜:光线经过瞳光线经过瞳孔、水晶体在视网膜上孔、水晶体在视网膜上聚焦成清晰的影象。它聚焦成清晰的影象。它是眼睛的视觉感受部分,是眼睛的视觉感受部分,类似照相机中的胶卷类似照相机中的胶卷。视网膜上布满了感光细视网膜上布满了感光细胞胞锥体和杆体感光细锥体和杆体感光细胞。光线射到它们上面胞。光线射到它们上面产生神经冲动,传输到产生神经冲动,传输到视神经,再传至大脑,视神经,再传至大脑,产生视觉感觉。产生视觉感觉。锥体细胞锥体细胞主要集中在视网膜的中央黄斑区主要集中在视网膜的中央黄斑区域(称为域(称为中央窝中央窝),锥体细胞密度最大,在),锥体细胞密度最大,在黄斑区外锥体细胞的密度急剧下降。黄斑区外锥体细胞的密度急剧下降。在中央窝处几乎没有在中央窝处几乎没有杆状细胞杆状细胞,自中央窝,自中央窝向外,其密度迅速增加,在离中央窝附近达向外,其密度迅速增加,在离中央窝附近达最大密度,然后又逐渐减少。最大密度,然后又逐渐减少。水晶体:水晶体:为一偏球形为一偏球形的弹性透明体,它受睫的弹性透明体,它受睫状肌收缩或放松的影响,状肌收缩或放松的影响,使其形状改变,从而改使其形状改变,从而改变其屈光度,使远近不变其屈光度,使远近不同的外界景物都能在视同的外界景物都能在视网膜上形成清晰的影象。网膜上形成清晰的影象。它它起照相机的透镜作用起照相机的透镜作用,不过水晶体具有自动聚不过水晶体具有自动聚焦功能。焦功能。第2.1章 建筑光学的基本知识 2.1.1 2.1.1 眼睛与视觉眼睛与视觉 人眼的构造与视觉过程 人眼的构造与视觉过程 人眼的基本构造人眼的基本构造 瞳孔:光圈,可以根据环境的明暗瞳孔:光圈,可以根据环境的明暗 程度自动调节孔径,以控制进入眼程度自动调节孔径,以控制进入眼 睛的光的数量睛的光的数量 水晶体:透镜,可自动调焦水晶体:透镜,可自动调焦 视网膜:胶片,视网膜:胶片,上面布满感光细胞。感光细胞产生上面布满感光细胞。感光细胞产生 电信号,经视神经传至大脑,形成电信号,经视神经传至大脑,形成 视觉感觉视觉感觉 感光细胞:锥状细胞和杆状细胞感光细胞:锥状细胞和杆状细胞 第2.1章 建筑光学的基本知识 2.1.1 2.1.1 眼睛与视觉眼睛与视觉 锥状细胞和杆状细胞 锥状细胞:主要分布在视网膜的中央部位,称为主要分布在视网膜的中央部位,称为 “黄斑”的区域“黄斑”的区域 “中央窝”锥状细胞的密度达到最大“中央窝”锥状细胞的密度达到最大 在明环境中起作用,对色觉和视觉敏在明环境中起作用,对色觉和视觉敏 锐度起决定作用,人眼据此判别物体锐度起决定作用,人眼据此判别物体 的颜色和细部特征的颜色和细部特征 对环境的明暗变化反应迅速对环境的明暗变化反应迅速 在暗环境下不起作用在暗环境下不起作用 第2.1章 建筑光学的基本知识 2.1.1 2.1.1 眼睛与视觉眼睛与视觉 锥状细胞和杆状细胞 杆状细胞:分布区域与锥状细胞相反分布区域与锥状细胞相反 在暗环境中起决定作用:只有在暗环境中起决定作用:只有 明暗感觉,没有色感觉和细部感觉明暗感觉,没有色感觉和细部感觉 对环境的明暗变化反应缓慢对环境的明暗变化反应缓慢 第2.1章 建筑光学的基本知识 2.1.1 2.1.1 眼睛与视觉眼睛与视觉 锥状细胞和杆状细胞 第2.1章 建筑光学的基本知识 2.1.1 2.1.1 眼睛与视觉眼睛与视觉 人眼的视觉特点 视野范围(视场)水平水平180180,垂直,垂直130130 (上(上6060,下,下7070)中心视场(中心视场(2 2)清晰区域(清晰区域(3030)通常站在离展品高度的通常站在离展品高度的2 21.51.5倍的倍的 距离处观赏展品,就是使展品处于上述距离处观赏展品,就是使展品处于上述 视觉清楚区域内视觉清楚区域内 第2.1章 建筑光学的基本知识 2.1.1 2.1.1 眼睛与视觉眼睛与视觉 1800 3300 00 300 600 900 1200 1500 2100 2400 2700 3000 700 500 300 100 300 500 700 100 180 0 70 60 人眼视野范围 人眼的视觉特点 第2.1章 建筑光学的基本知识 2.1.1 2.1.1 眼睛与视觉眼睛与视觉 视觉:视觉:由进入人眼的辐射所产生的光感觉而获得由进入人眼的辐射所产生的光感觉而获得的对外界的认识。的对外界的认识。处于放松姿态,坐着的人的视野示意图处于放松姿态,坐着的人的视野示意图 人眼的视觉特点 颜色感觉 在明视觉时,人眼对于在明视觉时,人眼对于380380780nm780nm范围内的电磁波起到范围内的电磁波起到不同的颜色感觉不同的颜色感觉 第2.1章 建筑光学的基本知识 2.1.1 2.1.1 眼睛与视觉眼睛与视觉 人眼的视觉特点 明、暗视觉 两种感光细胞的不同作用两种感光细胞的不同作用 明视觉明视觉在明亮环境中,主要由视网膜的锥体在明亮环境中,主要由视网膜的锥体 细胞起作用的视觉细胞起作用的视觉 暗视觉暗视觉在暗环境中,主要由视网膜杆体细胞在暗环境中,主要由视网膜杆体细胞 起作用的视觉起作用的视觉 中间视觉中间视觉视网膜的锥体感光细胞和杆体感光视网膜的锥体感光细胞和杆体感光细胞同时起作用,而且它们随着正常人眼的适应细胞同时起作用,而且它们随着正常人眼的适应水平变化而发挥的作用大小不同(介于明视觉和水平变化而发挥的作用大小不同(介于明视觉和暗视觉之间的视觉)暗视觉之间的视觉)第2.1章 建筑光学的基本知识 2.1.1 2.1.1 眼睛与视觉眼睛与视觉 人眼的视觉特点 光谱光视效率V()某单色光与人眼最敏感的光某单色光与人眼最敏感的光产生相同视觉感觉时,两者的产生相同视觉感觉时,两者的辐射通量之比辐射通量之比 在不同光亮条件下人眼感受在不同光亮条件下人眼感受性不同的现象称为“普尔金耶性不同的现象称为“普尔金耶效应(效应(Purkinje effectPurkinje effect)”)”第2.1章 建筑光学的基本知识 2.1.1 2.1.1 眼睛与视觉眼睛与视觉 光谱光视效率曲线代表光谱光视效率曲线代表等等能光谱波长能光谱波长 的单色辐射所引的单色辐射所引起的明亮感觉程度。起的明亮感觉程度。人眼的视觉特点 光谱光视效率V()第2.1章 建筑光学的基本知识 2.1.1 2.1.1 眼睛与视觉眼睛与视觉 m m选在视感最大值(明视觉:选在视感最大值(明视觉:m m=555nm=555nm,暗视觉:,暗视觉:m m=507nm=507nm)V(V()=)=e.e.m m/e.e.V(V()光谱光视频率光谱光视频率 e.e.m m和和e.e.波长分别为波长分别为m m、的辐射通量(相同视觉的辐射通量(相同视觉感觉)感觉)基本光度单位 第2.1章 建筑光学的基本知识 2.1.2 2.1.2 基本光度单位和应用基本光度单位和应用 辐射通量辐射通量e,:光源在单位时间内向各个方向辐射的能量。:光源在单位时间内向各个方向辐射的能量。辐射通量的单位辐射通量的单位:W 光的辐射通量只表示光源辐射功率的大小,不能反映这些能量所引起的光的辐射通量只表示光源辐射功率的大小,不能反映这些能量所引起的主观视觉。主观视觉。2灯辐射通量均为灯辐射通量均为1W,这时对人的感,这时对人的感觉是不一样的。觉是不一样的。基本光度单位 第2.1章 建筑光学的基本知识 2.1.2 2.1.2 基本光度单位和应用基本光度单位和应用 光通量光通量:人眼对光能量的感觉量。:人眼对光能量的感觉量。单位:单位:lm 例如:例如:。光通量类似于喷水量的大小光通量类似于喷水量的大小 40瓦荧光灯光通量=2200lm 基本光度单位 光通量(Luminous FluxLuminous Flux,)在计算时,光通量常采用下式算得:第2.1章 建筑光学的基本知识 2.1.2 2.1.2 基本光度单位和应用基本光度单位和应用 基本光度单位 第2.1章 建筑光学的基本知识 2.1.2 2.1.2 基本光度单位和应用基本光度单位和应用 单色光光通量与单色光光通量与辐射通量辐射通量的关系:的关系:)(,e VKm 波长为波长为的辐射通量(的辐射通量(W)最大光谱光视效能最大光谱光视效能,在明视觉时为在明视觉时为683lm/W 光谱光视效率光谱光视效率 V()描述了描述了某光源辐射通量经过人眼后反映的效率某光源辐射通量经过人眼后反映的效率。例如:例如:低压钠光灯发出波长为低压钠光灯发出波长为589nm的单色光,测得其辐射的单色光,测得其辐射通量为通量为10.3W,从光谱光视效率曲线查得,从光谱光视效率曲线查得V(589nm)=0.78,则,则该光源发出的光通量为该光源发出的光通量为)(,e VKm 87.03.10683 )lm(5487 基本光度单位 发光强度(Luminous IntensityLuminous Intensity,I I)第2.1章 建筑光学的基本知识 2.1.2 2.1.2 基本光度单位和应用基本光度单位和应用 加了灯罩后,光通量的空间分布就不同了,灯罩下方可加了灯罩后,光通量的空间分布就不同了,灯罩下方可增大约增大约2 2倍,为了描述这种现象,采用发光强度概念倍,为了描述这种现象,采用发光强度概念 基本光度单位 发光强度(Luminous IntensityLuminous Intensity,I I)描述光通量在空间的分布描述光通量在空间的分布 光源向四周辐射光能量,单位立体角内的光通量叫发光强度。光能量在空间均匀分布的般情况下光能量在空间均匀分布的般情况下 单位:坎德拉(“坎

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