建筑物理复习(建筑光).doc

第七章 建筑光学基本知识 1. 基本光度单位 ①光通量：光源在单位时间内发射出的以人眼感觉为基准的能量。 光通量由下式计算： （7-1） 式中，——光通量，单位为流明（lm）； ——辐射通量的光谱分布（W）； ——光谱光视效率，可由图7-4或附表1中的查出。 ——最大光谱光视效能，在明视觉时为683 lm/W。 计算时，光通量通常采用下式得到： （7-2） 式中，——波长为的辐射通量（W）。 单位： 光瓦或流明（lm） 1光瓦= 683 lm 来表示。 单位为坎德拉，符号为cd。 立体角： 光源在给定方向上的发光强度是该光源在该方向的立体角元内传输的光通量除以该立体角之商，发光强度的符号为。 点光源在某方向上的立体角元内发出的光通量为时，则该方向上的发光强度为： 当角方向上的光通量均匀分布在立体角内时，则该方向的发光强度为： （7-4） ③照度: 对于被照面而言，常用落在其单位面积上的光通量多少来衡量它被照射的程度， 这就是照度。符号为。它表示被照面上光通量的密度。 表面上一点照度是入射在包含该点面元上的光通量除以该面元面积之商，即： 当光通量均匀分布在被照表面上时，则此被照面各点的照度均为 （7-5） 照度单位为勒克斯，符号为lx，等于1 lm的光通量均匀分布在1m2的被照面上。 ④发光强度和照度的关系: 1．点光源垂直入射到被照表面。如左图，根据、和可得： （7-6） 上式表明，某表面的照度与点光源在这方向的发光强度成正比，与距光源的距离的平方成反比。此为计算点光源照度的基本公式，称为距离平方反比定律。 2．点光源入射角为（光源射线与被照面法线所成角）。如右图，根据、 得： 即： （7-7）角处的照度，与它至点光源的距离平方成反比，与光源在方向的发光强度和入射角的余弦成正比。 ⑤亮度: 发光体在视线方向上单位投影面积上的发光强度。 其符号为，计算公式为： 式中，——由给定点处的束元传输的并包含给定方向立体角元内传播的光通量； ——包含给定点处的射束截面积； ——射束截面法线与射束方向间的夹角。 当角方向上射束截面的发光强度均相等时，角方向的亮度为： （7-8） 亮度的常用单位为坎德拉每平方米(cd／m2)，它等于1平方米表面上，沿法线方向(＝0°)发出1坎德拉的发光强度。另一单位为熙提（sb），1sd=104 cd／m2 ⑥照度和亮度的关系: 如右图，设为各方向亮度都相同的发光面，上取一微元面积，由于其尺寸和它距离被照面间的距离r相比很小，故可视为点光源。微元发光面积dA1射向O点的发光强度为，则其在上的O点形成的照度为： （1） 对微元发光面积而言，根据亮度和光强的关系7-8式得： （2） 由1、2式得： （3） 又因为为微元面对O点所张开的立体角，故有 整个发光面在O点形成的照度为： 因光源在各方向的亮度相同，则 （7-9） 这就是立体角投影定律。它表示某一亮度为的发光面在被照面上形成的照度值的大小，等于这一发光面的亮度与该发光面在被照射点上形成的立体角的投影（）的乘积。 2. 材料的光学性质 ①光的反射、吸收和透射 ②光的规则反射和透射 ③扩散反射和透射 漫射材料表面的亮度可有下列公式计算： 对于漫反射材料： cd/m2 对于漫透射材料： cd/m2 漫射材料的最大发光强度在表面的法线方向，其他方向的发光强度和法线方向的值有如下关系： 为表面法线和某一方向间的夹角，这一关系式称为“郎伯余弦定律”。 3.可见度及其影响因素 ①可见度：就是人眼辨认物体存在或形状的难易程度，故以前又将其称为视度。 室内应用时，以标准观察条件下恰可感知的标准视标的对比或大小定义。 室外应用时，以人眼恰可看到标准目标的距离定义，故常称为能见度。 ②影响可见度的因素： 亮度、大小（物件的相对尺寸）、亮度对比、识别时间和眩光等。 4.颜色 ①颜色形成 光源色：由光源发出的色刺激。 物体色：被感知为物体所具有的颜色。它是由光