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2017年10月19日星期四
建筑物理(热工、光学部分）
第一章 建筑光学的基本知识

1.1 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 “黄斑”的 区域。 “中央窝”锥状细胞的密度达到最大。 在明环境中起作用，对色觉和视觉敏锐度起决定 作用，人眼据此判别物体的颜色和细部特征 对环境的明暗变化反应迅速；在暗环境下不起作 用 杆状细胞： 分布区域与锥状细胞相反； 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； 对环境的明暗变化反应缓慢。 4
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第一章 建筑光学的基本知识

1.2 基本光度单位及相互关系
[例7-1]已知水银灯的单色辐射通量值，试计算其光通量。 解：水银灯发出的各种波长的光列于下表中第一栏。其 单色辐射通量列于表中第二栏。最后将其总和得光通 量为22.86光瓦（15613lm）。
学习目的 了解建筑光学的基本知识； 掌握采光和人工照明基本设计方法； 通过所学知识，在设计中合理解决一些与人体视觉密切 相关的问题，为人们创造良好的光环境。 核心内容： 建筑光学的基本知识 材料的光学特性 采光口的主要形式及优缺点 主要人工光源、照明的主要方式
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第一章 建筑光学的基本知识

本章主要内容

人眼的光学结构和视觉特征 基本光度单位及相互关系 材料的光学性质 视度及其影响因素 一些基本概念
视场、光谱光视效率、照度、亮度、定向反射（透射）、扩散反射 （透射）、视度、眩光

三个定律
波长λ （nm） 365 406 436 546 578 691 总计 单色辐射通量λ （W） 2．2 4．0 8．4 11．5 12．8 0．9 39．8 相对光谱光效率 V（λ ） — 0．0007 0．018 0．984 0．889 0．0076 光通量 Fλ （光瓦） — 0．0028 0．15 11．3 11．4 0．007 22．86
被照表面
朔日星夜地面 望日星夜地面 读书所需最低照度 100W白炽灯1m 9
照度（lx）
0.002 0.2 30 100
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被照表面
晴天采光良好的室内 晴天室外散射光下地面 夏日中午太阳直射地面
照度（lx）
100~500 1000~10000 100000
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1.2 基本光度单位及相互关系
[例7-1] 已知钠光灯发出波长为589nm的单色光，设 其辐射 通量为10.3瓦，试计算其发出的光通量。 解：从图7-4的相对光谱光效率明视觉（实线） 曲线中可查得， 对应于波长589nm的V（λ）=0.78 则该单色光源发出的光通量为： F589=0.78×10.3=8.03光瓦或 F589=0.78×10.3×683=5484lm
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1.2 基本光度单位及相互关系

基本光度单位
•
光通量(Luminous Flux, )
= K m e, V( )d
= K m e,i V(i )

单位：流明（Lumen, lm）
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1.2 基本光度单位及相互关系

基本光度单位
•
照度(illuminance, E)

单位被照面积上接受到的光通量的大小
d E= dA

单位：勒克斯(Lux, lx)、英尺烛光(fc) 1fc=10.76lx=10.76lm/m2
平方反比定律、立体角投影定律、朗伯余弦定律
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1.1 眼睛与视觉

•
光的范围
能引起人视觉感觉的电磁波，一般波长范围在380~780nm。
人眼的构造与视觉过程
人眼的基本构造 瞳孔：光圈，可以根据环境的明暗程 度自动调节孔径，以控制进入眼睛的 光的数量； 水晶体：透镜，可自动调焦； 视网膜：胶片，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，形成视觉感觉 感光细胞：锥状细胞和杆状细胞
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α为表面法线与
光线所成的夹角
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1.2 基本光度单位及相互关系

基本光度单位
•
白炽灯灯丝 Ia 描述光源或反光物体明亮程度的量 荧光灯灯管表面
a
亮度(luminance, L)
发光物体
表面亮度(sb)
300~500 0.8~0.9 20万 0.2~2.0sb
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1.1 眼睛与视觉

人眼的视觉特点
• •
颜色感觉 光谱光视效率
某单色光与人眼最敏感的光产生相同视 觉感觉时，两者的辐射通量之比。
•
视野范围（视场）

•
明、暗视觉
水平180° ，垂直130° （上60° ， 下70°）； 中心视场（ 2° ）； 清晰区域（30°）
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1.2 基本光度单位及相互关系


基本光度单位
点光源的发光强度I与照度E的关系(平方反比 定律)： 垂直入射时：
斜入射时：
F I I 及E E S S S I 2 E 2 r r F
S1 E1 S1 S2 而S 2 E2 E1 cos E2 cos I I E1 2 E2 2 cos r r
•
发光强度(Luminous Intensity, I)
描述光通量在空间的分布； 立体角（单位：sr）

单位：坎德拉（“坎”，Candela, cd） 相同光通量的光源在空间的分布可能相差 很大
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dA = 2 r
d I= d
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