《建筑物理(2)》建筑光学解析
建筑物理光学
建筑物理光学光学一、光学基本知识1、可见光的波长范围2、光谱光是效率的概念3、视度及其影响因素（眩光概念、产生原因、解决方式）4、光通量、发光强度、照度、亮度的概念，单位，计算公式5、照度与发光强度，照度与亮度之间的关系（距离平方反比定律和立体角投影定律）1、可见光的本质是一种电磁波，波长在380～780nm之间2、光谱光是效率：在特定光度条件下，获得相同视觉感觉时，两个单色辐射通量之比vλ=?m ?vλ<1m：视觉感觉最大的单色光的辐射能量3、视度及其影响因素视度：看清物体的程度影响因素①亮度：物体越亮看的越清楚，但不能超出适应范围（10?5asb～16sb）②物体尺寸：大而近的物体才能看清楚③对比：观看对象与背景之间亮度差异，差异越大，视度越高④识别时间：物体越亮，识别时间越短⑤眩光⑥光污染眩光概念：眩光就是在视野中由于亮度的分布或亮度范围不适宜，或存在着极端的对比，以致引起不舒服感觉或降低观察细部或目标能力的视觉现象。
产生原因：①直接眩光：直接眩光是由视野中，特别是在靠近视线方向存在的发光体所产生的眩光②反射炫光：反射眩光是由视野中的反射所引起的眩光，特别是在靠近视线方向看见反射像所产生的眩光。
解决方式：直接眩光①限制光源亮度②增加眩光源的背景亮度，减少二者之间的亮度对比③减少形成眩光的光源视看面积④尽可能增大眩光源的仰角反射眩光①尽量使视觉作业的表面为无光泽表面，以减弱规则反射而形成的反射眩光②应使视觉作业避开或远离照明光源同人眼形成的规则反射区域③使用发光表面积大、亮度低的光源④使引起规则反射的光源形成的照度在总照度中所占比例减小，从而减少反射炫光的影响4、光通量、发光强度、照度、亮度光通量：人眼对光的感觉量为基准的光的能量单位发光强度：光通量的空间密度分布照度：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，它表示被照面上的光通量密度亮度：单位投影面积上的发光强度5、照度与发光强度，照度与亮度之间的关系E=Icosαr2α：射束截面法线与射束方向间的夹角距离平方反比定律：某表面的照度与电光源在这方向的发光强度（和入射角的余弦）成正比，与它到光源距离的平方成反比，这就是计算点光源产生照度的基本公式，即距离平方反比定律。
建筑物理重点知识
建筑物理重点知识一、概述建筑物理是研究建筑环境中物理现象的一门学科，主要包括建筑热学、建筑光学和建筑声学等方面的知识。
这些知识对于建筑设计、施工和运行管理等方面都具有重要的指导意义。
二、建筑热学重点知识1. 传热方式：导热、对流、辐射是三种主要的传热方式。
导热是指物体内部或不同物体之间直接的热传递；对流是指气体或液体的流动过程中热量的传递；辐射是指物体通过电磁波传递能量的过程。
2. 传热系数：传热系数是表示材料传热性能的一个重要参数，它反映了材料在单位时间内通过单位面积传递的热量。
对于建筑物的围护结构，传热系数越大，说明材料的保温性能越差。
3. 隔热设计：在建筑设计过程中，为了减少室内外的热量传递，需要进行隔热设计。
常见的隔热设计方法包括设置隔热层、采用高反射材料等。
三、建筑光学重点知识1. 光的性质：光具有直线传播、反射、折射等性质。
在建筑设计过程中，光的性质对室内光线分布、采光效果等具有重要影响。
2. 光的反射和折射：在建筑设计过程中，利用光的反射和折射可以创造出丰富的光影效果。
例如，利用镜面反射可以增强室内的光线效果，利用玻璃的折射可以创造出梦幻般的光影效果。
3. 采光设计：在建筑设计过程中，合理的采光设计可以提高室内光线的质量和舒适度。
常见的采光设计方法包括设置天窗、利用窗户等。
四、建筑声学重点知识1. 声音的传播：声音是通过空气、固体和液体等介质传播的。
在建筑设计过程中，需要考虑声音的传播方式和传播距离，以避免噪音干扰和回声等问题。
2. 吸声材料：吸声材料可以吸收声音的能量，减少声音的反射和传播。
在建筑设计过程中，可以利用吸声材料来改善室内音质和减少噪音干扰。
3. 隔声设计：在建筑设计过程中，为了减少室内外的声音传递，需要进行隔声设计。
常见的隔声设计方法包括设置隔声墙、采用隔声门窗等。
五、总结建筑物理是建筑设计过程中不可或缺的一门学科，它涉及到建筑环境的各个方面。
掌握建筑物理的重点知识，对于提高建筑设计的质量和舒适度具有重要意义。
柳孝图《建筑物理》课后习题及详解(建筑光学)【圣才出品】
第2篇建筑光学第1章建筑光学基本知识1．波长为540nm的单色光源，其辐射功率为5W，试求：①这单色光源发出的光通量；②如它向四周均匀发射光通量，求其发光强度；③离它2m远处的照度。
解：（1）对于波长为540nm的单色光其光视效率是0.96，则这个光源发出的光通量是2．一个直径为250mm的乳白玻璃球形灯罩，内装一个光通量为1179lm的白炽灯，设灯罩的光透射比为0.60，求灯罩外表面亮度（不考虑灯罩的内反射）。
解：3．一房间平面尺寸为7m×15m，净空高3.6m。
在顶棚正中布置一亮度为500cd／m2的均匀扩散光源，其尺寸为5m×13m，求房间正中和四角处的地面照度（不考虑室内反射光）。
解：4．有一物件尺寸为0.22mm，视距为750mm，设它与背景的亮度对比为0.25。
求达到辨别几率为95％时所需的照度。
如对比下降为0.2，需要增加照度若干才能达到相同可见度？解：求视角图1-1 视觉功效曲线图（辨别几率为95%）由于c=0.25，由上图可知所需照度E=70lx若对比度下降0.2，则所需照度E=125lx5．有一白纸的光反射比为0.8，最低照度是多少时我们才能看见它？达到刺眼时的照度又是多少？6．试说明光通量与发光强度，照度与亮度间的区别和联系？答：（1）光通量与发光强度的区别与联系光通量是指标准光度观察者对光的感觉量，常用光通量表示一个光源发出光能的多少。
发光强度是指特定方向上照射的光通量除以该立体角的商。
光通量与发光强度成正比。
（2）照度与亮度间的区别与联系照度是指落在其单位面积上的光通量的多少来衡量它被照射的程度。
亮度就是单位投影面积上的发光强度。
立体角投影定律示某一亮度为Lα的发光表面在被照面上形成的照度值的大小，等于这一发光表面的亮度Lα与该发光表面在被照点上形成的立体角Ω的投影（Ωcosi）的乘积。
7．看电视时，房间完全黑暗好，还是有一定亮度好？为什么？答：房间亮点好。
建筑物理—光学篇(2)
JIANZHUWULI-GUANGXUE
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建筑学07-1 200904
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第一部分 建筑光学基础知识
1.1 人的眼睛与视觉 1.2 光的度量单位以及相互关系 1.3 材料的光学性质 1.4 视度及其影响因素
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建筑学07-1 200904
第一部分 光学基础知识
透射
反射和透过的光通量的变化取决于材料表面的光滑 程度和材料内部的分子结构。 平板玻璃 磨砂玻璃
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第一部分 光学基础知识
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1. 3 材料的光学性质
1.3.1光的反射比ρ、吸收比α和透射比τ 1.3.2定向反射 定向透射
定向反射特点： 光线入射角等于反射角； 入射光线、法线、反射光线处于同一平 面； ——镜面，光滑金属表面。 a
a
a
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第一部分 光学基础知识
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1. 3 材料的光学性质
1.3.1光的反射比ρ、吸收比α和透射比τ 1.3.2定向反射 定向透射
光线经过定向反射或透射后，比原有的 光源的亮度和发光强度有所降低。 亮度：Lτ=L×τ，Lρ＝L×ρ 光强：Iτ=I×τ，Iρ＝I×ρ
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作业：“光与建筑”课程论文
要求：选择一个你喜欢的建筑或者身边的建筑，分析其采光。 1.建筑背景介绍。 2.采光方面的优点、缺点， 3.改进措施。 不少于1000字。 必须有相应的图片和分析说明。 可以参考课本及其他资料， 要有自己的独特见解。
建筑物理复习资料光学部分框架整理
第二部分建筑光学第一章基本知识⏹光的基本概念⏹人眼构造及其视觉特性▲明视觉（明亮环境，锥体细胞）暗视觉（暗环境，杆体细胞）中间视觉（同时起作用）椎体细胞在明亮的环境下对色觉和视觉敏锐度起决定作用，它能分辨出物体的颜色和细部，并对环境的明暗变化作出迅速的反应。
杆体细胞在黑暗环境中对明暗感觉起决定作用，他虽能看到物体，但不能分辨其细部和颜色，对明暗变化的反应缓慢。
▲视野视野范围（视场）水平面180°，垂直面130°，上方为60°，下方为70▲光谱光视效率人眼在观看同样功率的可见光辐射时，在不同波长时感觉到的明亮程度不一样，人眼的这种特性常用光谱光视效率曲线来表示。
明视觉曲线——黄绿光最亮，两端暗暗视觉曲线——整体移向短波方向▲颜色感觉光的三原色（加色法）——红绿蓝色相H——各种单色光在白色背景上呈现的颜色。
明度V——①光色－亮度高低；②物体色－反射比高低彩度C（饱和度）——白色（光）的多少三原色——①光色－－红（700nm）、绿（546.1nm）、蓝（435.8nm）②物体色－－青（减红）、品红（减绿）、黄（减蓝）补色——两种颜色按适当比例混合，能产生白色或灰色★表色体系①CIE表色体系②孟塞尔表色体系⏹基本光度单位◆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。
◆光通量Ф——人眼对光的感觉。
单位：lm（流明）光源的基本参数，表示一光源发出光能的多少。
◆发光强度I——光通量的空间分布密度。
单位：cd（坎德拉）◆照度E——在被照面单位面积上的光通量多少（被照射的程度）。
被照面上光通量的密度。
单位：lx（勒克斯）E＝Ф/A◆发光强度和照度的关系——E＝I/r2 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◆亮度L——发光体在视线方向上单位投影面积的发光强度。
建筑物理学第二篇建筑光学课后习题答案
第二篇 建筑光学第七章 建筑光学基本知识习 题7-1波长为540nm 的单色光源，其辐射功率为5W ，试求（1）这单色光源发出的光通量；（2）如它向四周均匀发射光通量，求其发光强度；（3）离它2米处的照度。
解：１）对于波长为５４０ｍｍ的查气光视效率是０．９８则有 lm 7.334698.05683540=⨯⨯=Φ２）发光强度 cd I 3.26647.3346==ΩΦ=π３）照度 lx RA E 6.6647.33462==Φ=π 7-２、一个直径为250mm 的乳白玻璃球形灯罩，内装一个光通量为1260lm 的白炽灯，设灯罩的透光系数为0.60,求灯罩外表面亮度(不考虑灯罩的内反射)。
解：cd I 5.9941250==ΩΦ=π22/3046.0)225.0(45.996.00cos m cd A I L =⨯=⨯=πα7-３、一房间平面尺寸为7×15m ，净空高为5m 。
在天棚中布置一亮度为500nt 的均匀扩散光源，其尺寸为5×13m ，求房间正中和四角处的地面照度（不考虑室内反射光）。
解：１）正中 6.215135cos 22=⨯⨯==Ωαr A２）四角地面 359.05)215()27(55)215()27(135222222=++⋅++⨯=Ω 517.05)215()27(5cos 222=++=i lx i L E 8.92517.0359.0500cos =⨯⨯=⋅Ω⋅=α7-４、有一物件尺寸为0.22mm ，视距为750mm ，设它与背景的亮度对比为0.25。
求达到辨别机率为95%时所需的照度。
如对比下降为0.2，需要增加照度若干才能达到相同视度？解：求视角 175022.034403440=⨯==l d α 由于ｃ＝０．２５ 查图７－２２可得所需照度 Ｅ＝７０ｌｘ若对比度下降为0.２ 则所需照度 Ｅ＝１２５ｌｘ7-５、有一白纸的反光系数为0.8，最低照度是多少是我们才能看见它？达到刺眼时的照度又是多少？解：最低照度 asb E 551025.18.010--⨯== 达到刺眼的照度 sb E 208.016==7-６、式说明光通量与发光强度，照度与亮度间的区别和关系？答：光通量是人眼对光的感觉量为基准的单位；发光强度是光通量的空间密度；照度是被照面光通量的密度；亮度是发光体在视线方向上单位面积发出的发光强度。
建筑物理-光学
建筑物理
BUILDING PHYSICS
2.1章 建筑光学基本知
识
二、基本光度单位
C. 照度
定义：被照面（工作面）上单位面积的光通量，其实质为光通量密 度，用E表示。 单位为勒克斯，符号lx，表示1流明的光通量均匀分布在1平方米的 被照面上，1lx=1lm/1㎡
·基本光度单位
E A
·40W白炽灯下1m处的照度约为30lx； 加一搪瓷伞形罩后增加到73lx；
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。
电磁波分类:
0.8-600μm：红外线，产生热效应 0.4-4μm：热射线，热效应显著
建筑物理
BUILDING PHYSICS
2.1章 建筑光学基本知
识
·眼睛与视觉
一、眼睛与视觉
识
·基本光度单位
建筑物理
BUILDING PHYSICS
2.1章 建筑光学基本知
识
二、基本光度单位
D. 亮度
·物理亮度与表观亮度
·基本光度单位
图中，三角形1和三角形2物理亮度相同，但看上去三角形1比2亮。亮度 反映了物体表面的物理特征，而我们主观所感受到的物体明亮程度，除了 与物体表面亮度有关外，还与我们所处环境的明暗程度有关。
建筑物理
BUILDING PHYSICS
2.1章 建筑光学基本知
识
· 发光强度与照度的关系
当入射角不等于0时，而是形成i角，则：点光源在表面法线与光线成 i角处形成的照度与它在α方向上的发光强度和入射角i的余弦成正比， 和它到被照面的距离平方成反比。
·基本光度单位
二、基本光度单位
第2篇 建筑光学分析
2.1.1 眼睛与视觉
视网膜：眼睛的视觉感受 部分（相机胶卷）。其上 布满感光细胞。
建筑物理 建筑光学
第2.1章 建筑光学基本知识
2.1.1 眼睛与视觉
感光细胞：视网膜的最外层上，接受光刺激。 杆体感光细胞 锥体感光细胞 分布在视网膜 分布在视网膜 中心的四周， 中央的部位， 灵敏度高，但 灵敏度差，但 无颜色感觉。 是可以感觉颜 色。 在黑暗环境中 在明环境下对 对明暗感觉起 色觉和视觉起 决定作用。 决定作用。
2.1.2 基本光度单位和应用
四、发光强度和照度的关系 发光强度 照度 光通量空间密度 光通量被照面密度
d I d
d I d
dA cos i d R2
建筑物理
d E dA
I d E dA
I cos i E 2 R
第2.1章 建筑光学基本知识
2.1.1 眼睛与视觉
光：能量 的一种形 式，或说 光是电磁 辐射能。
nm---纳米 1nm 109 m
建筑物理
建筑光学
第2.1章 建筑光学基本知识 一、眼睛的构造 瞳孔：虹膜中央的圆形孔 能自动调节孔径，控制进 入眼球的光能数量。 水晶体：扁球型弹性透明 体，受睫状肌的控制，可 改变屈光度，在视网膜上 成清晰的像（相机透镜）
第2.1章 建筑光学基本知识
2.1.2 基本光度单位和应用
1lx等于1流明的光通量均匀分 布在1平方米的被照面上。 灯正下方1m处： 40w的白织灯 40w白织灯加罩 40w的荧光灯 晴天中午 月夜
30lx 73lx 200lx 8~12万lx 0.2lx
建筑物理
建筑光学
第2.1章 建筑光学基本知识
Km：最大光谱光视能效，在明视觉683lm/W。 Φe，λ：波长为λ的辐射通量。 建筑物理 建筑光学
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色表分组
色表特征 暖 中间 冷
相关色温(K) ＜3300 3300～5300 ＞5300
适用场所举例 客房、卧室等 办公室、图书馆等
Ⅰ Ⅱ
Ⅲ
高照度水平或白天需补 充自然光的房间 光源的色温: 当光源的颜色和一完全辐射体(黑体)在某一温度下发 出的光色相同时,完全辐射体的温度就叫作光源的色温.(K)
⑤灯的光效较低，电位梯度较小。
LED
发光二极管简称为LED。由镓（Ga）与砷 （AS）、磷（P）的化合物制成的二极管，当 电子与空穴复合时能辐射出可见光，因而可以 用来制成发光二极管。在电路及仪器中作为指 示灯，或者组成文字或数字显示。磷砷化镓二 极管发红光，磷化镓二极管发绿光，碳化硅二 极管发黄光。
2.3.4 照明光源选择
照明设计时可按下列条件选择光源： 1、 高度较低房间，如办公室、教室、会议室 及仪表、电子等生产车间宜采用细管径直管形 荧光灯； 2、 商店营业厅宜采用细管径直管形荧光灯、 紧凑型荧光灯或小功率的金属卤化物灯； 3 、高度较高的工业厂房，应按照生产使用要 求，采用金属卤化物灯或高压钠灯，亦可采用 大功率细管径荧光灯； 4 、一般照明场所不宜采用荧光高压汞灯，不 应采用自镇流荧光高压汞灯； 5、 一般情况下，室内外照明不应采用普通照 明白炽灯；在特殊情况下需采用时，其额定功 率不应超过1OOW。
应急照明:因正常照明的电源发生故障而启用的照明，也称事故照明 疏散照明:作为应急照明的一部分，用以确保安全出口通道能被有效地辨认和 应用，使人们安全撤离建筑物。 安全照明：作为应急照明的一部分，用以确保处于潜在危险之中的人员安全。 备用照明：作为应急照明的一部分，用以确保正常活动继续进行。 高杆照明：一组灯具安装在高度大于20m（含20m的灯杆上进行大面积照明 的一种方式 警卫照明、障碍照明、
钠灯
利用钠蒸气放电产生可见光的电光源。 钠灯又分低压钠灯和高压钠灯。低压钠灯的工作蒸气压 不超过几个帕。低压钠灯的放电辐射集中在589.0纳米 和589.6纳米的两条谱线上，它们非常接近人眼视觉曲 线的最高值（555纳米），故其发光效率极高，目前已 达到200流每瓦（lm／W），成为各种电光源中发光效 率最高的节能型光源。
高压钠灯的工作蒸气压大于0.01兆帕。高压钠灯是针对 低压钠灯单色性太强，显色性很差，放电管过长等缺点 而研制的。高压钠灯又分普通型（标准型），其发光效 率为130lm／W，显色指数Ra＝25；改进型，其发光效 率为75lm／W，显色指数Ra＝60；高显色型，其发光 效率为45～60lm／W，显色指数Ra＝80～85。产生的 是黄光。
按下列要求确定照明方式：
1 、工作场所通常应设置一般照明； 2、 同一场所内的不同区域有不同照度要求时， 应采用分区一般照明； 3、 对于部分作业面照度要求较高，只采用一 般照明不合理的场所，宜采用混合照明； 4 、在一个工作场所内不应只采用局部照明。
按下列要求确定照明种类： 1 工作场所均应设置正常照明 2 工作场所下列情况应设置应急照明； 1）正常照明因故障熄灭后，需确保正常工作或活动 继续进行的场所，应设置备用照明； 2）正常照明因故障熄灭后，需确保人员安全疏散的 出口和通道，应设置疏散照明。 3 大面积场所宜设置值班照明。 4 有警戒任务的场所，应根据警戒范围的要求设置警 卫照明。 5 有危及航行安全的建筑物、构筑物上，应根据航行 要求设置障碍照明。
一般照明：不考虑特殊部位的需要，为照亮整个场地而设置的照明方式。 分区一般照明：根据需要，提高特定区域照度的一般照明方式。 局部照明：为满足某些部位（通常限定在很小的范围之内，如工作面）的特 殊需要而设置的照明方式。 混合照明：由一般照明与局部照明组成的照明。
正常照明:永久安装着的人工照明。
2.3.1 人工光源的光特性
第3章 建筑照明
2.3.1.1 热辐射光源 (1) 白炽灯 (2) 卤钨灯 2.3.1.2 气体放电光源 (1) 荧光灯 (2) 荧光高压汞灯 (3) 金属卤化物灯 (4) 钠灯 (5) 氙灯 (6) 节能型荧光灯(紧凑型荧光灯) 2.3.1.2固体发光光源 （1）LED ( light emitting diode) （发光二极管）
2.3.2 灯具
2.3.2.1 灯具的光特性 （1） 配光曲线 (定义参见教材 P265) 配光曲线上的每一点，表示灯具在该方向上的发光强度。 （2） 遮光角：光源最边缘的一点和灯具出口的连线与通过裸光源发 中心的水平线之间的夹角。 (参见教材 P266图9-14) 光
(3)灯具效率: 在规定条件下测得的灯具发射光通（流明）与灯具内的全部 光源按规定条件点燃时发射的总光通之比。
2.3.2.2 灯具分类及其实用场合(参见教材 P267表9-10) 国际照明委员会按光通量在上、下半球的分布将灯具划分为五类： （1）直接型灯具 （2）半直接型灯具 （3）扩散型灯具 （4）半间接型灯 具 （5）间接型灯具
2.3.3 室内工作照明设计 2.3.3.1 照明方式 ：
照明设备按其安装部位或使用功能而构成的基本制式。
光源显色指数分组与实用场所
适用场所举例 客房、卧室、绘图室等辨色要求很 高的场所 办公室、休息室等辨色要求较高的 场所 行李房等辨色要求一般的场所 库房等辨色要求不高的场所
显色指数分组 一般显色指数(Ra) Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ra≥80 60≤Ra＜80 40≤Ra＜60 Ra＜40
运动场地彩电转播用光源一般显色指数Ra不应小于65。 光源的显色指数：物体在待测光源下的颜色和它在参 照光源下颜色相比的符合程度叫作光源的显色指数。
氙灯
利用氙气放电而发光的电光源。由于灯内放电物质是惰性气体氙气，其 激发电位和电离电位相差较小
①辐射光谱能量分布与日光相接近,色温约为6000K。
②连续光谱部分的光谱分布几乎与灯输入功率变化无 关，在寿命期内光谱能量分布也 Nhomakorabea乎不变。
③灯的光、电参数一致性好，工作状态受外界条件变 化的影响小。 ④灯一经燃点，几乎是瞬时即可达到稳定的光输出； 灯灭后，可瞬时再燃点。