第二篇 第7章 光環(huán)境基本知識3-4節(jié)

1、 了解各種材料光學(xué)性質(zhì)，可方便控制和定向光線建筑師控制、調(diào)整光線的基本手法之一。第三節(jié) 材料的光學(xué)性質(zhì) 人們在建筑物內(nèi)所看到的光，除直達(dá)光外，就是經(jīng)過各界面反射后到達(dá)的間接光。直達(dá)光如是經(jīng)過透光材料到達(dá)透射光。 不同材料對光的反射和透射的性能不同，就會(huì)在建筑空間形成不同的光照效果。 光傳播過程中，遇到介質(zhì)（如玻璃、墻）時(shí)，人射光通量中的一部分被反射()，一部分被吸收()，一部分透過介質(zhì)進(jìn)入另一側(cè)的空間() = + + 令： += 1= 光反射比 （反射系數(shù)）= 光吸收比 （吸收系數(shù)）= 光透射比 （透射系數(shù)）則： + + = 1 光反射、吸收和透射類似于熱輻射常見飾面材料光反射比值 室內(nèi)表面材

2、料光反射比值越高，室內(nèi)越明亮；值越小，照明量相應(yīng)要增加。值不是越高越好，不同場合下，不同適宜范圍。常見飾面材料光透射比值 進(jìn)行采光和照明設(shè)計(jì)，須了解：（1）材料光反射比、光透射比。 （2）經(jīng)過介質(zhì)反射和透射后，光通量發(fā)生什么變化。 反射和透射光通量的分布變化取決于材料表面光滑程度和材料內(nèi)部分子結(jié)構(gòu)。反光和透光材料均可分為兩類： 定向材料：經(jīng)過反射和透射后，光分布立體角沒有改變經(jīng)過反射和透射后，光分布立體角沒有改變=常數(shù)。常數(shù)。 擴(kuò)散材料：經(jīng)過反射和透射后，光分布立體角增大經(jīng)過反射和透射后，光分布立體角增大增大。增大。 一、定向反射和透射 1、定向反射 光線照射到表面很光滑的不透明材料上，發(fā)生定

3、向反射鏡面反射。如玻璃鏡、磨光金屬表面。 特點(diǎn)： （1）入射角=反射角，光線反射后立體角沒有發(fā)生改變。 （2）入射光線、反射光線與材料法線處于同一平面。 （3）定向反射方向可清晰地看到光源形象。 （4）反射后光源亮度和發(fā)光強(qiáng)度都比入射光有所降低： L = L I = I 反射定律光反射比鏡面反射 照明工程中，常利用定向反射進(jìn)行準(zhǔn)確地控光，如制造各種曲面的鏡面反射罩獲得需要的光強(qiáng)分布，提高燈具效率。 避免定向反射光線射入人眼造成的眩光。 拋物形鏡面格柵或百葉 避免定向反射的影響應(yīng)用 2、定向透射 光線照射到表面很光滑的透明材料上，發(fā)生定向透射。如透明玻璃、有機(jī)玻璃。 特點(diǎn)： （1）入射光線與透射

4、光線平行，光線透射后立體角沒有發(fā)生改變。 （2）入射光線、透射光線與材料法線處于同一平面。 （3）定向透射方向可清晰地看到光源形象。 （4）透射后光源亮度和發(fā)光強(qiáng)度都比入射光有所降低：L= L I = I 光透射比 如果玻璃表面不平行，則透射光線會(huì)偏離原方向，使光源影像模糊不清，但仍能使部分光線透射過去，保持一定采光效果，如壓花玻璃、玻璃磚。 照明工程中，常利用透鏡作為光源的遮擋或透射部分，用來控制亮度及定向光線。 二、擴(kuò)散反射和透射 光線照射到表面粗糙的不透明材料上，就發(fā)生擴(kuò)散反射。 光線照射到半透明的材料上，就發(fā)生擴(kuò)散透射。 根據(jù)擴(kuò)散的程度不同，又分為： 1、均勻擴(kuò)散反（透）射 2、定向擴(kuò)

5、散反（透）射 1、均勻擴(kuò)散材料 包括均勻擴(kuò)散反射材料和均勻擴(kuò)散透射材料，前者俗稱漫反射，后者俗稱漫透射。 共有特點(diǎn)： （1）將入射光線均勻向四面八方反射（透射）。 （2）表面亮度完全均勻，看不到光源形象。 （3）發(fā)光強(qiáng)度分布符合“朗伯余弦定律”。 均勻擴(kuò)散材料最大發(fā)光強(qiáng)度在表面法線方向，其它方向的發(fā)光強(qiáng)度和法線方向發(fā)光強(qiáng)度的值有如下關(guān)系： I = =I0 coscos 建筑工程中常用的大部分無光澤飾面材料都屬于漫反射材料，如涂料、乳膠漆、石膏板、磚（石）墻。不會(huì)造成眩光，對高反射比材料還可提高室內(nèi)明亮程度。 漫反射材料 建筑工程中常用的漫透射材料有乳白玻璃、半透明塑料，透過它只能看見材料本色和

6、亮度上的變化，對光源遮蔽性好常用來做燈罩、發(fā)光頂棚和室內(nèi)隔斷。使用中要注意使漫射材料保持在低亮度水平，避免成為空間中最亮的表面。 漫透射材料 對于均勻擴(kuò)散反射材料： L（cd/m2） = E / ； L（asb） = E 對于均勻擴(kuò)散透射材料： L（cd/m2） = E / ； L（asb） = E 【思考】 某房間墻壁采用乳膠漆飾面，其反射比為0.70，已知墻面平均照度為50lx，求墻面平均亮度？ 2、定向擴(kuò)散材料油漆表面、磨砂玻璃 某些材料同時(shí)具有定向和擴(kuò)散兩種性質(zhì)。 特點(diǎn)： （1）將入射光線不均勻地向某空間反射（透射）； （2）定向反射（透射）方向有最大的亮度和發(fā)光強(qiáng)度，其它方向也有一定

7、亮度。 （3）可模糊地看到光源形象。 具有這種性質(zhì)的反光材料如光滑的紙、較粗糙的金屬面、油漆表面；透光材料有磨砂玻璃，透過它可看到光源的大致形象，但不清晰。優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)定向反射或透射有清晰的影像高亮度或亮度對比其它方向上過暗；易產(chǎn)生不舒適眩光均勻擴(kuò)散反射或透射亮度均勻；有好的私密性光線單調(diào)定向擴(kuò)散反射或透射介于以上兩者之間不同光學(xué)材料的優(yōu)缺點(diǎn)【小結(jié)】第四節(jié) 視度及其影響因素 視度指看物體的清晰程度。 影響視度的因素主要有：亮度、物件尺寸、對比、識別時(shí)間及眩光。 一、亮度（或照度） 被視物體表面亮度高時(shí)容易識別，亮度低時(shí)不易識別。但過高的亮度會(huì)產(chǎn)生眩光，反而降低辨認(rèn)能力，如晴朗天空下的雪；過低的亮度

8、，則會(huì)降低對比的感知。 最低亮度（亮度閾）：10-5 asb 刺眼亮度：16sb 舒適照度：10003000lx 二、物件尺寸 視覺作業(yè)中最難以辨認(rèn)的物體細(xì)節(jié)尺寸稱視覺尺寸。視覺尺寸與眼睛到物體距離的夾角，稱視角。視覺尺寸越大、距離眼睛越近，視度越高；反之視度下降。= d / l 3440 （ 視角（分）；d 物體尺寸； l 觀看距離 ） 三、亮度對比（反差） 亮度對比指被視物體和緊鄰背景間的亮度差異。差異越大越容易識別，差異越小越不易識別。 常用亮度對比系數(shù) C 來表示亮度對比。 bbbtLLLLLC或?qū)τ诰鶆蛘斩?亮度對比要處于舒適范圍，為獲得期望的亮度對比，須仔細(xì)選擇光源和室內(nèi)表面反射比

9、。2:1 能被察覺的亮度差別3:1 明顯不同的亮度差別10:1 強(qiáng)烈的亮度差別40:1 在視野范圍內(nèi)最顯著的亮度差別50:1 強(qiáng)調(diào)突出對象，具壓倒性的亮度差別 當(dāng)中心任務(wù)亮度不變，視度隨著環(huán)境亮度的增加而增加，直至達(dá)到某個(gè)點(diǎn)時(shí)，視度開始下降。 視功能實(shí)驗(yàn)表明：物體亮度（與照度成正比），視角大小和亮度對比三個(gè)因素對視度的影響是相互關(guān)聯(lián)。 【結(jié)論】 對比不足時(shí)，可增加照度； 照度不足時(shí)，可增加對比； 對比一定，目標(biāo)較小時(shí)，需增加照度； 天然光優(yōu)于人工光。四、識別時(shí)間 眼睛并非能在瞬間就見到物體。光越強(qiáng)，見到物體所需要時(shí)間越短；光越弱，見到物體所需要時(shí)間越長。這對運(yùn)動(dòng)物體影響尤其明顯。 邦森-羅斯科

10、定律： 識別時(shí)間亮度 = 常數(shù) 五、明、暗適應(yīng) 當(dāng)出現(xiàn)環(huán)境亮度變化過大的情況，應(yīng)考慮在其間設(shè)置必要的過渡空間必要的過渡空間，使人眼有足夠的視適應(yīng)時(shí)間； 在需要人眼變動(dòng)的注視方向的工作場所中，視線所及的各部分的亮度差別不宜過大，可減少視覺的疲勞。 六、眩光影響一般限制 眩光視野范圍里出現(xiàn)極高的亮度或極高的亮度對比，以致引起視覺的不舒適和降低物體可見度的視覺條件。 眩光屬于視覺噪聲。很多情況下能干擾我們對視覺信息的獲取。采光和照明設(shè)計(jì)中，工作面上要避免眩光的產(chǎn)生。 在有些情況下，光線又變得充滿魅力，令人賞心悅目閃爍，而非眩光。為形成較好的環(huán)境照明，滿足某些特殊要求，常常利用金屬、玻璃、光澤物體的小

11、面積眩光產(chǎn)生某種魅力。這種場合對眩光沒有限制。 眩光的分類大致有兩種:q 失能眩光和不舒適眩光（按后果分）q 直接眩光和反射眩光（按原因分） （一）失能眩光與不舒適眩光 1、失能眩光 能夠降低視覺功效和可見度。 2、不舒適眩光 不會(huì)影響視覺行為，但會(huì)影響人們對空間的感知，長時(shí)間會(huì)引起視覺疲勞。不舒適 （二）直接眩光與反射眩光 1、直接眩光 視野內(nèi)明亮光源（如燈具、燈泡、窗口）射入人眼直接造成的眩光。2、反射眩光 由高反射比表面（如鏡面、玻璃、光澤金屬表面或其他光滑表面）反射亮度造成。 反射眩光包括: 一次反射眩光 二次反射眩光。一、二次反射眩光發(fā)生原因 一次反射眩光由于光源照射到作業(yè)面上又反射到人的眼睛里而產(chǎn)生的，如視覺作業(yè)面上看到窗口或燈，即光源本身。 二次反射眩光是由于周圍景物被照亮后的反射形象又進(jìn)入到人眼里，如在視覺作業(yè)面上看到自己或物品。 二次反射眩光 一次反射眩光 展覽建筑常見 （三）影響眩光的因素 （四）消除眩光直接眩光、反射眩光的消除 （1）增加視線與光源的偏離角，或降低光源的亮度，同時(shí)保持或增加視覺作業(yè)的亮度。 限制光源亮度直接眩光 （2）改變視覺作業(yè)和背景間的亮度平衡。增加眩光源背景亮度，減少亮度對比直接眩光 （3）盡可能減少光