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：
???Km?d?e(?)V(?)d? （7-1） d?0式中，?——光通量，单位为流明（lm）； d?e(?)d?——辐射通量的光谱分布（W）；
V(?)——光谱光视效率，可由图7-4或附表1中的y(?)查出。 Km——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：
??Km??e,?V(?)式中，?e,?——波长为?的辐射通量（W）。 单位： 光瓦或流明（lm） 1光瓦= 683 lm
（7-2）
②发光强度：空间中的光的分布状况，就是光通量的空间密度，常用符号I?来表示。
单位为坎德拉，符号为cd。
立体角：d??dAcos? r2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d?内传输的光通量d?除以该立体角之商，发光强度的符号为I?。
点光源在某方向上的立体角元d?内发出的光通量为d?时，则该方向上的发光强度为：
I??d? d?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，
I??这就是照度。符号为E。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d?除以该面元面积dA之商，即：
E?d? dA当光通量?均匀分布在被照表面A上时，则此被照面各点的照度均为
? （7-5） A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:
??A1．点光源垂直入射到被照表面。如左图，根据E?、I??和??2可得：
A?rE?I??I??2 （7-6） Ar上式表明，某表面的照度E与点光源在这方向的发光强度I?成正比，与距光源的距离r的平方成
E?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i（光源射线与被照面法线所成角）。如右图，根据??A1E1?A2E2、A1?A2cosi
得： E2?E1cosi
I?cosi （7-7） 2r它表示：表面法线与入射光线成i角处的照度，与它至点光源的距离平方成反比，与光源在i方向的发光强度和入射角i的余弦成正比。
即： E?
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L，计算公式为：
d2?L?
d?dAcos?式中，d?——由给定点处的束元dA传输的并包含给定方向立体角元d?内传播的光通量； dA——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A的发光强度I?均相等时，角?方向的亮度为：
2I? （7-8）
Agcos?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°)
L??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A1为各方向亮度都相同的发光面，A2为被照面。在A1上
取一微元面积dA1，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dI?，则其在A2上的O点形成的照度为：dE?dI?cosi （1） 2r
对微元发光面积dA1而言，根据亮度和光强的关系7-8式得：
dI??L?dA1cos? （2）
由1、2式得： dE?L?dA1cos?cosi （3）
r2dA1cos?为微元面dA1对O点所张开的立体角d?，故有dE?L?d?cosi
r2整个发光面在O点形成的照度为：E??L?d?cosi
又因为
?因光源在各方向的亮度相同，则
E?L??cosi （7-9）
这就是立体角投影定律。它表示某一亮度为L?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L?与该发光面在被照射点上形成的立体角?的投影（?cosi）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：L?E???E??对于漫透射材料：L? cd/m2
? 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： Ii?I0cosi
。 i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。它是由光被物体反射或透射后形成的。
①分类和属性
无彩色：在知觉意义上是指无色调的知觉色，由从白到黑一系列中性灰色组成。
有彩色：在感知意义上是指所感知的颜色具有色调，它由除无彩色以外的各种颜色组成。 任何一种有彩色的表观颜色，均可按照三种独立的属性分别加以描述：色调（色相）、明度、彩度。
①色调：是各彩色彼此相互区分的视感觉特性。各种单色光在白色背景上呈现的颜色。
可见光谱不同波长的辐射，在视觉上表现为各种色调。
②明度：是颜色相对明暗的视感觉特性。
彩色光的亮度愈高，人眼愈感觉明亮，它的明度就愈高。 无彩色只有明度这一个颜色属性的差别。
③彩度：是彩色的纯洁性。可见光谱的各种单色光彩度最高。
③颜色混合
色度学中将 红（700nm）、绿（546.1nm)、蓝（435.8nm)称为加色法三原色。 青色（减红）、品红色（减绿）、黄色（减蓝）为减法三原色。
5.颜色定量
①CIE 1931 标准色度系统
这一系统的特点是用严格的数学方法来计算和规定颜色。使用这一系统，任何一种颜色都能用两个色坐标在色度图上表示出来。
②孟塞尔表色系统
孟塞尔（A·H·Munsell）创立的表色系统按颜色的三个基本属性：色调（符号H），明度（V）和彩度（C）对颜色进行分类与标定．它是目前国际通用的物体色表色系统。
③光源的显色性
定义：就是照明光源对物体色表（色表——与色刺激和材料质地有关的颜色的主观表现）的影响（该影响
是由于观察者有意识或无意识地将它与标准光源下的色表相比较而产生的），它表示与参考标准光源相比较时，光源显现物体颜色的特性。
光源色显色性采用显色指数来度量。
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