建筑光学基本知识

建筑光学基本知识点总结一、光的基本性质。

1. 光的本质。

- 光是一种电磁波，其波长范围在380 - 780nm之间的电磁波能引起人眼的视觉，称为可见光。

- 光在真空中的传播速度为c = 2.99792458×10^8m/s，在空气中的速度近似等于真空中的速度。

2. 光的度量。

- 光通量（varPhi）- 定义：人眼对光的感觉量为光通量，单位为流明（lm）。

- 例如：一个100W的白炽灯发出的光通量约为1250lm。

- 发光强度（I）- 定义：光源在某一方向上单位立体角内发出的光通量，单位为坎德拉（cd）。

I=(varPhi)/(ω)，其中ω为立体角。

- 点光源向四周均匀发光时，在球心处发光强度I=(varPhi)/(4π)。

- 照度（E）- 定义：被照面单位面积上接受的光通量，单位为勒克斯（lx）。

E = (varPhi)/(A)，A为被照面面积。

- 例如：晴天中午室外地面照度可达100000lx，而夜间室内照度可能只有50 - 100lx。

- 亮度（L）- 定义：发光体（反光体）表面在某一方向上单位投影面积单位立体角内发出（反射）的光通量，单位为坎德拉每平方米（cd/m^2）。

- 对于漫反射表面，L=(ρ E)/(π)，其中ρ为漫反射系数。

3. 光的传播。

- 直线传播。

- 光在均匀介质中沿直线传播，这是小孔成像等现象的原理。

- 反射。

- 分为镜面反射和漫反射。

- 镜面反射：反射光线遵循反射定律（入射角等于反射角），光滑表面如镜子的反射属于镜面反射。

- 漫反射：反射光线向各个方向，粗糙表面的反射为漫反射，多数建筑材料表面的反射接近漫反射。

- 折射。

- 光从一种介质进入另一种介质时，传播方向发生改变的现象。

折射定律为n_1sinθ_1 = n_2sinθ_2，其中n_1、n_2为两种介质的折射率，θ_1、θ_2为入射角和折射角。

- 全反射。

- 当光从光密介质射向光疏介质，且入射角大于临界角θ_c=arcsin(n_2)/(n_1)时，发生全反射。

建筑光学基本知识1、能够引起人视觉感觉的电磁辐射波长范围为380-780nm2、光谱视效率：表示波长和波长的单色辐射，在特定光度条件下，获得相同视觉感觉时，该两个单色辐射通量之比。

3、视野范围（视场）水平面180°，垂直面130°，上方为60°，下方为70°4、普尔钦效应：在不同的光亮条件下，人眼感受性不同的现象。

5、光通量：人眼对光的感觉量公式：6、辐射通量：光源在单位时间内发射或接收的辐射能量或在某种介质中单位时间传递的辐射能量。

7、发光效率：单位辐射通量产生的光通量。

8、发光强度：光源在空间的光通量分布状况，就是光通量的空间分布密度。

公式：9、照度：在被照面单位面积上的光通量多少，表示被照面上的光通量密度。

公式：10、距离平方反比定律：计算点光源产生照度的基本公式，某表面的照度E与点光源在这方向的发光强度I成正比，与它至光源距离r的平方成反比，公式：11、亮度：视网膜上物像的照度是和发光体在视线方向的投影面积Acosα成反比，以发光体朝视线方向的发光强度成正比，公式：12、定向反射和透射定向反射：光线入射角等于反射角；入射光线、反射光线以及反射表面的法线处于同一平面。

玻璃镜、很光滑的金属表面定向透射：如材料的两个表面彼此平行，则透过材料的光线方向和入射方向保持一致。

窗玻璃13、扩散反射和透射均匀扩散材料：将入射光想均匀地向四面八方反射或透射，从各个角度看，其亮度完全想同，看不见光源形象。

氧化镁、石膏、磨砂玻璃；完全均匀扩散透射材料：乳白玻璃、白纸、半透塑料；均匀漫反射材料：将反射光均匀分布在各个方向上，与入射方向无关，砖、混凝土、石膏定向扩散材料：在定向反射（透射）方向，具有最大的亮度，而在其他方向上也有一定亮度。

光滑的纸、较粗糙的金属表面、油漆表面、釉瓷砖。

14、视度：看物体的清楚程度，影响因素：适当的亮度、物件尺寸、对比、识别时间、避免炫光天然采光1、采用天然采光的原因：人眼在天然光条件下比在人工光下具有更高的视觉功效；在天然光下感到舒适和有益于身心健康。

建筑光学复习要点第2．1章建筑光学基本知识一、光的特性与基本光度单位光的特性：光指的是以电磁波形式传播的辐射，可见光波长为380nm～780nm；在明亮的环境中，人眼对波长为555nm的黄绿色光最敏感，在较暗的环境中，人眼对波长为507nm 的蓝绿色光最敏感。

基本光度单位：光通量、发光强度、照度和亮度光通量Φ——单位时间内发出的可见光的能量，单位lm，Φ= K m∑Φe(λ)V(λ)发光强度Iα——光源在该方向单位立体角内所发出的光通量，单位cd，Iα=dΦ/dΩ照度E——光源落在单位被照面上的光通量，单位lx，E=dΦ/dA，1fc= 10.76lx普通白炽灯在桌面上的照度为几十1x；阴天中午室外照度约1万1x。

亮度Lα——发光表面在视线方向上单位投影面积上的发光强度，单位cd/m2，Lα=Iα/(A·cosα)，荧光灯管亮度0.8-0.9sb，白炽灯几百sb，天空亮度约1sb，太阳20万sb 基本光度量间的关系：平方反比余弦定律E =Iα·cos i / r2 ;立体角投影定律E=Lα·Ω·cosi发光强度与观测点的距离无关；照度与距离的平方成反比。

二、装饰材料的光学性质光在传播过程中遇到介质(如玻璃、墙等) 时，会发生反射、吸收和透射现象。

规则（定向）反射：光线射到光滑的不透明材料表面时发生，玻璃镜、磨光的金属等。

反射亮度和反射发光强度为，Lρ=L·ρ，Iρ=I·ρ规则（定向）透射：光线照到光滑的透明材料上时发生。

玻璃、有机玻璃等。

透射亮度和透射发光强度为，Lτ=L·τ，Iτ=I·τ漫反射（均匀扩散反射）：大部分粗糙、无光泽的建材将入射光线均匀地向半空间反射，石膏、粉刷和砖墙等，材料表面的发光强度Iθ=I0cos i，扩散亮度Lρ=E·ρ/π（cd/m2）漫透射（均匀扩散透射）：半透明材料使入射光线均匀地向半空间透射，乳白玻璃、半透明塑料等，透射亮度Lτ=E·τ/π（cd/m2）=E·τ（asb）混合反射和透射：混合（定向扩散）反射材料如油漆、较粗糙的金属表面等；混合（定向扩散透射）透射材料如磨砂玻璃等。