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1、1,建筑物理光学篇(一),主讲人: 班 级: 建筑学 时 间：2010年10月,2,基本情况,三周，12学时，建筑实验课一次；,第九周-第十一周; 周二3、4节，周五3、4节。,3,为啥学？,建筑设计息息相关。 建筑技术的一部分，属于学科交叉的部分，大片未知领域，值得深入研究。 注册考试的必考内容。,4,巴拉干 热情的色彩 美化的墨西哥,5,水立方 科技与建筑的结合 人工光线的应用,6,北京奥运会柔道馆 光的可持续利用理念,7,8,怎么学？,兴趣 观察 应用,9,课程考核,考试成绩 平时成绩 建筑实例光学分析（论文或ppt形式），课堂提问。,10,3,2,1,主要内容,建筑光学基本知识,天然采
2、光,建筑照明,4,建筑光学小专题,5,光学实验,11,1.1光的本质 1.2 人的眼睛与视觉 1.3 光的度量单位和应用 1.4 材料的光学性质,第一部分 建筑光学基础知识,12,第一部分 光学基础知识,光的本质是一种电磁波。 波长在380nm-780nm之间的电磁波能够引起人们的视觉，所以我们称这个范围之内的电磁波叫光。,1. 1光的基本知识,13,第一部分 光学基础知识,人类90%以上的外界信息是由眼睛通过接收外界光线获得的。,1. 2 人的眼睛与视觉,14,第一部分 光学基础知识,1.2.1人眼的基本构造 瞳孔 水晶体 视网膜 感光细胞,1. 2 人的眼睛与视觉,15,第一部分 光学基础
3、知识,1.2.1人眼的基本构造 瞳孔：根据环境明暗程度，自动调节孔径。 水晶体：具有自动聚焦功能，使外界景物都能在视网膜上成像。 视网膜：视觉感受部分，布满感光细胞，影像在此形成。 感光细胞：接收光刺激，转换为神经冲动，分为锥状细胞、杆状细胞。,1. 2 人的眼睛与视觉,光圈,透镜,胶片,16,第一部分 光学基础知识,1.2.1人眼的基本构造 锥状细胞： 分布在视网膜中央部位，称黄斑区域； 中央窝锥状细胞的密度最大； 在明环境中起作用-色觉、敏锐度； 对环境的明暗变化反映迅速，暗环境不起作用。 杆状细胞： 分布在中央以外的区域； 在暗环境中起决定作用； 只有明暗感觉，没有色感觉和细部感觉； 对
4、环境的明暗感觉变化，反映缓慢。,1. 2 人的眼睛与视觉,17,18,第一部分 光学基础知识,1.2.1人眼的基本构造 1.2.2人眼的视觉特点 颜色感觉 光谱光视效率 视野范围 明暗视觉,1. 2 人的眼睛与视觉,人眼在光看同样功率的可见辐射时，对于不同的波长感觉到的明亮程度不同。就是我们通常说的醒目不醒目。,光谱光视效率，就是用来表示人眼睛对可见光的明亮程度的一组数值。,19,555nm,V()=m/,光谱光视效率 表示在特定的光度条件下，获得相同视觉感觉时，两个单色辐射通量之比。,m，表示视感觉最大的单色光的辐射通量。,20,第一部分 光学基础知识,1.1.1光的范围 1.1.2人眼的基
5、本构造 1.1.3人眼的视觉特点 颜色感觉 光谱光视效率 视野范围 明暗视觉,1. 1 人的眼睛与视觉,受到眼睛结构以及在面部位置的影响，眼睛的视看范围是有局限的。,21,第一部分 光学基础知识,1.1.1光的范围 1.1.2人眼的基本构造 1.1.3人眼的视觉特点 颜色感觉 光谱光视效率 视野范围 明暗视觉,1. 1 人的眼睛与视觉,人双眼不动的视觉范围：水平180，垂直130，上方60，下方70。,遮挡区域,单眼视看最大范围,双眼共同视看范围,视觉清楚区域,中心视场，黄斑对应区域，几乎没有杆状细胞,22,第一部分 光学基础知识,1.1.1光的范围 1.1.2人眼的基本构造 1.1.3人眼的
6、视觉特点 颜色感觉 光谱光视效率 视野范围 明暗视觉,1. 1 人的眼睛与视觉,视野范围在建筑设计中的应用 电影院观影厅设计,23,第一部分 光学基础知识,1.1.1光的范围 1.1.2人眼的基本构造 1.1.3人眼的视觉特点 颜色感觉 光谱光视效率 视野范围 明暗视觉,1. 1 人的眼睛与视觉,在明环境中形成的视觉感觉，形成明视觉； 在暗环境中形成的视觉感觉，形成暗视觉；,明视觉 暗视觉,只有明暗感觉无颜色感觉，无法辨认物体细节； 辨认物体细节，具有颜色感觉，对外界变化的适应能力强；,锥状细胞 杆状细胞,24,课堂视觉实验： 盯住中心的黑点不动，注意两侧颜色的变化的情况，并解释原因。,25,
7、课下思考：解释如下光学视觉现象。,26,1.1 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,第一部分 建筑光学基础知识,27,第一部分 光学基础知识,1. 2 光的度量单位以及相互关系,1.2.1基本光度单位 光通量 发光强度 照度 亮度L ,28,第一部分 光学基础知识,1. 2 光的度量单位以及相互关系,1.2.1基本光度单位 光通量：表示光源发出光能的多少，是光源的一个基本参数 。它的前提是人眼对光的感觉量为基准。 用符号表示，单位：流明（lm） 单色光 =Km * e, * V e， 波长为的单色辐射光通量，W； V 可见光光谱光
8、视效率,描述人眼对不同波长单色光的视亮度感受性的差异 ； Km 最大光谱光视效能,在明视觉时，Km为683lm/w。,例题：已知低压钠灯发出波长为589nm的单色光，设其辐射量为10.3w，试计算出它发出的光通量。 解,29,第一部分 光学基础知识,1. 2 光的度量单位以及相互关系,589nm,0.78,例题：已知低压钠灯发出波长为589nm的单色光，设其辐射量为10.3w，试计算出它发出的光通量。 =68310.3V589 =68310.30.78 =5487lm,30,第一部分 光学基础知识,1. 2 光的度量单位以及相互关系,1.2.1基本光度单位 光通量 复色光=Kme,iV(i)
9、或者=Kme,V()d,31,32,第一部分 光学基础知识,1. 2 光的度量单位以及相互关系,1.2.1基本光度单位 发光强度：描述光通量在空间的分布密度，又叫光强 。 用符号表示，单位：坎德拉，（cd） =/ =d/d 40w白炽灯正下方的光强是30cd，若加灯罩73cd。 ？,立体角=/r2,33,第一部分 光学基础知识,1. 2 光的度量单位以及相互关系,1.2.1基本光度单位 照度：描述单位面积上光通量的多少 。 用符号表示，单位：勒克斯，（lx） =d/d =/ 1 lx = 1 lm/m2,英尺烛光fc 1fc即等于1流明的光通量均匀分布在1平方英尺的表面,34,第一部分 光学基
10、础知识,1. 2 光的度量单位以及相互关系,1.2.1基本光度单位 发光强度与照度之间的关系 照度： =/ 发光强度： =/ =/A/r2=r2/A=E*r2 所以，E= /r2 照度与点光源在这方向的发光强度成正比，与光源的距离平方成反比。,35,第一部分 光学基础知识,1. 2 光的度量单位以及相互关系,1.2.1基本光度单位 发光强度与照度之间的关系 E= /r2 问题：前面已经知道40w白炽灯正下方的光强是30cd，其正下方1米处的照度是多少lx？,36,第一部分 光学基础知识,1. 2 光的度量单位以及相互关系,1.2.1基本光度单位 亮度：发光体在视线方向上，单位投影面积发出的发光强度。 物体在视线方向上的发光强度越大，投影面积越小，就感到它越亮，即亮度越大。 用符号L表示，单位：熙提，sb L=/Acos 太阳亮度20万sb，蓝天0.22.0sb，白炽灯灯丝亮度300500sb。,37,1.2.2 基本光度单位比较,1. 2 光的度量单位以及相互关系,
