13-3 材料的光学性质
一、定向反射和透射 二、扩散反射和透射
（一）均匀扩散材料 （二）定向扩散材料
光的反射、吸收和透射。如图13-
13。据能量守恒，F有 F F F 反
射、吸收和透射光通量与入射光通
量之比，分别称为反光系数 、吸 收系数 和透光系数 ，即
F F F F F F F F F 1
最高，这部分叫“中心视野”； 目标偏离中心视野以外观看时，叫“周围视野”；视
线周围 300视觉环境的清晰度也较好。
四、视力
视力：指任凭借 视觉器官辨认
目标或细节的敏锐程度。
在数量上，视觉敏锐度等于刚
能分辨的视角的倒数，即
V 1
视角 ：物体大m小in （或其中某细节的大小）对眼睛形成
的张角。如图13-9。
一、定向反射和透射 aa
定向反射：光照射到表面很光滑的不透
明材料上，出现定向反射。人眼通过对
a
光的感受由大脑中产生的感觉。
特点：（如图）
入射角等于反射角； 入射光线，
反
射光线以及反射表面的法线处于
同一平
面。
利用这种特点将
光滑表面放在合适
位置，可将光线反射到
所需位置，
或避免光源在视线中出现。
定向透射：光照射到透明材 料上，出现定向透射。 若透明材料两表面彼此平行， 则透过光线的方向和入射方 向保持不变，只在材料内产 生微小的折射； 若两表面不平性，各处厚薄 不均，因折射角不同透过的 光线就不平行。
为 100sb ，超过这一数值，视网膜就会因辐射
过强而受到损伤。
三、视野
视野：指当头和眼睛不动时 人眼能察觉到的空间范围。
视野范围 ： 单眼视野在垂直方向的角度
约 1300，水平方向约 1800； 双眼视野较小一些，约占总视野中的 1200范围。 视线周围 10 50 内物体能在视网膜中心成像，清晰度
在球心形成的立体角为 ：
s r2
则这一方向的发光强度为：
I
F
发光强度的单位：坎德拉（Candela），符号 cd。 立 体角的单位：球面度，符号 。sr
1 lm 1 cd
1 sr
三、照度：
照度：表示被照面上的光通量密度。
计算公式：
设被照面无限小面积 dS上所接受的光通量为 dF ， 则该点处的照度为： E dF
光通量的计算公式：
F V P
波长为 的辐射通量
若为多色光，则光通量为各单色光的总和。即：
F F1 F2 (V P )
单位换算：
1光瓦等于辐射通量为1W，波长 555nm的黄绿光所产
生的光感觉量。
光瓦单位太大，常用另一较小单位流明（ lm ）。
1光瓦 683lm
二、发光强度：
五、眩光
眩光：指亮度过高或亮度对 比过大的 刺眼光源。
不同位置的眩光对视力影响 程度不同。 如图13-11。
眩光源的尺寸也影响刺激量的大小， 尺寸大的就刺眼一些。
直射眩光：直接被眼看到，引起视觉
功能损失的眩光；
反射眩光：
在一些光滑表面上，也可能看到眩光
源的反射形象，同样能引起视觉功能
的损失，称反射眩光。
dS 当光通量 F 均匀分布在被照面 S 上时，则此时 被照面的照度为：E F
S 单位：勒克斯 (l x)
1 lm 1 lx
1 m2
四、亮度：
物体在视线方向上的发光强度越大，投影面积越小，就 感到它越亮，即亮度越大。
亮度单位：熙提sb， 太阳亮度20万sb，蓝天0.2~2.0sb，白炽灯灯丝亮度
混合规律： 1、互补色，黄+蓝、红+青、绿+品红=白或灰
混合规律2、非互补色混合为中间色，偏比重大的。 3、表观颜色相同的光在混合相加中效果相同，无论光
谱成分是否相同。A=B,C=D有A+C=B+D 由几个颜色光组成的混合色的亮度，是各颜色亮度的
总和。
颜色的定量
10Y8/12 色调为黄与绿的中间色，明度为8，彩度为12。
13-1 基本光度单位及应用 13-2 人眼的视觉特性 13-3 材料的光学性质
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光的性质：
可见光：波长在 380~ 760nm 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。
二、扩散反射和透射
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。
据对光的扩散状况，可将材料分为均匀 扩散和定向扩散两类。
（一）均匀扩散材料：
均匀扩散材料将入射光线 均匀地 向四面八方反射或 透射，从各角度看，其亮 度完全相同，看不见 光源 形象。这类材料的亮度和 发光强度分布如图13-15。
视网膜上接受的光刺激（即物象）变为脉冲信号， 经视神经传给大脑，通过大脑的解释、分析、判断而 产生视觉。
二、亮度阈
亮度阈：指能够引起视觉感觉的亮度范围的上、 下限值。 物体具有一定亮度是在视网膜上成像以引起视觉 感觉的基本条件。
实验表明人眼能感觉到物体存在一个最低亮度
阈 109 sb ；视觉可以忍受的亮度上限约
300~500sb。
13-2 人眼的视觉特性
一、视觉 二、亮度阈 三、视野 四、视力 五、眩光
一、视觉
视觉：指人眼通过对光的感受由大脑中产生的感觉。
视觉的形成过程： 光源（太阳或灯）发出光辐射；
外界景物在光照射下产生颜色、明暗和形体的差异， 相当于形成二次光源；
二次光源发出不同强度、颜色的信号进入人眼瞳孔， 借助眼球调节，在视网膜上成像；
13-1 基本光度单位及应用
一、光通量 是按照国际约定的人眼视觉特 性评价的辐射能通量（辐射功率）。用 F 表示，单位：光瓦，流明（ lm）。
光谱光效应函数 V ： 描 述人眼对不同波长单色光的视 亮度感受性的差异。如图131。
明视觉光谱光效应函数：将 黄绿光=555nm的感觉量定 为1，其余波长光的感觉量都 小于1，如图中的实线； 暗视觉光谱光效应函数：以 的蓝绿光=510nm的感觉量 定为1，如图中虚线。
（二）定向扩散材料：
某些材料同时具有定向和扩散两 种性质。在其定向反射（透射） 方向上具有最大的亮度，而在其 它方向也有一定亮度，如图亮度 和发光强度分布。
这时在反射方向可看到光源的大 致形象，但轮廓不似定向反射那 样清晰，而在其它方向又类似扩 散材料具有一定亮度，不象定向 反射材料那样没有亮度。
发光强度：指光源所发出的光通量在空 间的分布密度。
不同光源发出的光通量在空间的分布往 往不同。
公式计算：当点光源在某一方向上的无
限小立体角 d 内发出的光通量为 dF
时，则该方向上的发光强度为
I dF
d
如图13-2，在一半径为 r 的球心 O 处
放一光源，它向球表面 ABCD 所包围
面积 S 上发出 F 的lm光通量。面积 S
颜色
颜色 红 橙 黄 蓝 绿 紫
波长nm 640~750 600~640 550~600 480~550 450~480 400~450
颜色分类
色调（色相）：单色光在白色背景上呈现的颜色 明度：颜色相对明暗的特性。亮度、反射比 彩度（饱和度）：颜色的纯洁性。白色
颜色混合
三原色：红（700nm）、绿（546.1nm）、蓝 （435.8nm）
FFF
表13-1， 13-2列出 了常用建筑 材料的反光 系数和透射 系数，供采 光设计时参 考使用。
为作好采光和照明设计，还需了解光通量经介质 反射和透射后分布上的变化。
根据光通量分布变化的角度不同，反光和透光材 料均可分为两类：一类是定向的；一类是扩散的。 光线经定向类材料的反射和透射后，光分布的立 体角没有变；而光线经扩散类材料的反射和透射 后，入射光通量程度不同的分散在更大立体角范 围。
较小时的近似式 arctg 1 d
l
视角计算式
d
l
通常用“分”表示视角大小：
180 60 d 3440 d
l
l
眼分辨细节的能力主要是中心
视野的功能。医学上常用兰道
尔环或“ E ”型视标检验人的
视
力。如图13-10。
视觉敏锐度随背景亮度、亮度对比、细节呈现时间、眼睛 的适应状况等因素而变化。