《光学基本知识》PPT课件

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1、第1篇建筑光学第1章建筑光学基本知识一、光的视觉性质光是一种电磁辐射。任何能发光的物体均称为光源。如太阳、白炽灯、日光灯等。建筑光学中讨论的光通常为可见光。波长范围为：380nm～780nm。波长不同，光色也不同。波长>780nm：红外光，有很好的热效应；波长<380nm：紫外光，有极强的杀菌消毒能力。二、人眼的视觉特点人眼的组成：瞳孔水晶体视网膜感光细胞锥状细胞杆状细胞二、人眼的视觉特点1、视野范围（双眼不动）：水平：180°垂直：130°（上方60°,下方70°）。从中心视场往外到30°

2、范围内是视觉清楚区域，是观看物体总体的有利位置。通常站在离展品高度的2～1.5倍的距离观赏展品，就是使展品处于视觉清楚区域内。二、人眼的视觉特点2.明、暗视觉人对光的感知反应称为视觉，它主要通过人眼的感光细胞来实现。视网膜上分布有两类感光细胞：锥状感光细胞：引起明视觉，分辨物体的颜色和巨细，灵敏度高；杆状感光细胞：引起暗视觉，既不能分辨物体的颜色，也不能分辨物体的细节，灵敏感度低。3、颜色感觉：不同波长的光在视觉上形成不同的颜色波长长——暖色；波长短——冷色。二、人眼的视觉特点二、人眼的视觉特点4

3、、光谱光视效率：人眼观看同样功率的辐射，在不同波长时感觉到的明亮程度不一样。光的客观辐射功率转换成人眼感知的主观功率，有一个“转换效率”问题，称为“光谱光视效率”，简称“光效率”。其大小随波长不同而不同，用V(λ)表示。V(λ)=Φm/Φ指在特定光度条件下，波长为λm与波长λ的单色辐射获得相同视觉感觉时，两个单色辐射通量之比。λm----最大视感觉处的波长：二、人眼的视觉特点光效率有明暗视觉之分。明视觉：555nm(黄绿光)暗视觉：507nm(蓝绿光)_三、基本光度单位光通量发光强度照度亮度三、基

4、本光度单位1、辐射通量：单位时间内从光源表面辐射出的各种波长光能量的总和，也可理解为光源的辐射功率，是一个客观量。2、光通量：人眼对光的感觉量，即：辐射通量对人眼所引起的视觉强度，用Ф表示。其大小等于辐射通量与光效率的乘积，单位为流明（lm）。Φe,λ----波长为λ的单色辐射通量（w）V(λ)----CIE光谱光视效率Km----最大光谱光视效能。明视觉时为683lm/w例1：已知纳光灯发出波长为589nm的单色光，设其辐射通量为10.3w，试计算其发出的光通量。解：从图1-4相对光谱光视效率图

5、（实线）曲线中可查出，对应波长的V(λ)=0.78,则该单色光源发出的光通量为3、发光强度立体角：Ω=A/r2单位：球面度(sr)当A＝r2时，Ω=1sr光通量反映的是人眼感知的单位时间内光源向四面八方辐射的总能量。在建筑光学中，常需感知光源向某一方向辐射的能量，即光通量的空间分布密度，称为“发光强度”。发光强度的单位：坎（Candela,cd），它表示光源在1球面度立体角内均匀发出1lm的光通量。Iα=Ф/Ω1cd=1lm/1sr4、照度被照面（工作面）上单位面积上接受到的光通量，即为“照度”，

6、其实质为光通量的平面密度。如果光通量Ф均匀地分布在A面上，则A面上的照度E=Ф/A照度单位是勒克斯（Lx）性质：照度可以直接相加，几个光源同时照射在被照面时，其上的照度为单个光源分别存在时形成的照度的代数和。5、亮度亮度，它既与物体表面的照度有关，但又不能全由它来决定。例：若将黑、白两种物体分别置于房间的同一位置，则可发现，白色物体的表面要比黑色物体的表面亮一些，但是，它们得到的照度却是一样的。这说明，照度不能直接反映人眼对物体的明亮感觉。研究发现：物体的明亮程度主要通过人眼视网膜上的成像照度来反

7、映，成像的照度越大，则被视物体的发光或反光就显得越亮。亮度的定义：发（反）光体或发光表面在视线方向单位投影面积上的发光强度。Lα=Iα/Acosα亮度的常用单位为：坎德拉每平方米（cd/㎡）另一个较大的单位为：熙提（sb），表示1c㎡面积上发出1cd时的亮度单位。1sb=10000cd/㎡亮度是个主观量，我们眼睛所感受到的物体明亮程度，除了与物体表面亮度有关外，还与环境的明暗程度有关。6、发光强度和照度的关系点光源在被照面上形成的照度，与发光强度和距离有关“发光强度”的描述对象是光源，表示一个光源

8、在某个方向上发射的能量。“照度”的描述对象是被照面（工作面）两者之间的量化公式：E=I/r2距离平方反比定律：点光源在一表面形成的照度与它在这个方向上的发光强度成正比，和它到被照面的距离平方成反比。6、发光强度和照度的关系当入射角不等于0时，而是形成α角，则：点光源在表面法线与光线成α角处形成的照度与它在α方向上的发光强度和入射角α的余弦成正比，和它到被照面的距离平方成反比。A1=A2/cosαE=Icosα/r2例2:如图所示：在桌上2m处挂40w白炽灯，光通量Ф=350lm,求