建筑物理2014光學(xué)-1

1、建筑物理環(huán)境（光學(xué)）,劉博liubo@bucea.edu.cn,,教學(xué)要求期末考查：最后一次課隨堂閉卷考試平時(shí)考查：出勤+平時(shí)作業(yè)+隨堂實(shí)驗(yàn)“平時(shí)成績(jī)”占課程總評(píng)成績(jī)的40%，“考查（試）成績(jī)”占課程總評(píng)成績(jī)的60%。參考教材劉加平編著﹒建筑物理﹒北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社建筑采光設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 50033－2013）建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（GB 50034－2013）,,光 起 初 神 創(chuàng) 造 天 地 。

2、 地 是 空 虛 混 沌 。 淵 面 黑 暗 。 神 的 靈 運(yùn) 行 在 水 面 上 。 神 說 ， 要 有 光 ， 就 有 了 光 。 神 看 光 是 好 的 ， 就 把 光 暗 分 開 了 。 神 稱 光 為 晝 ， 稱 暗 為 夜 。 有 晚 上 ， 有 早 晨 ， 這 是 頭 一 日 。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,建筑師需要掌握什么了解建筑采光和照明的基本原理，

3、掌握采光設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)與計(jì)算；了解室內(nèi)外環(huán)境照明對(duì)光和色的控制；了解采光和照明節(jié)能的一般原則和措施。————《國(guó)家一級(jí)注冊(cè)建筑師考試大綱》,,課程結(jié)構(gòu)基本知識(shí)：與建筑有關(guān)的光度學(xué)、色度學(xué)；天然采光：各種采光窗的采光特性，采光設(shè)計(jì)及其計(jì)算方法；人工照明：人工光源和燈具的光學(xué)特性，基本的照明設(shè)計(jì)和簡(jiǎn)單的計(jì)算方法。,第七章 建筑光學(xué)基本知識(shí),章節(jié)要點(diǎn)人眼的光學(xué)結(jié)構(gòu)和視覺特征 基本光度單位及相互關(guān)系 材料的光學(xué)性質(zhì) 視度及

4、其影響因素 一些基本概念 視場(chǎng)、光譜光視效率、照度、亮度、定向反射（透射）、擴(kuò)散反射（透射）、視度、眩光,1 眼睛與視覺,可見光波長(zhǎng)范圍：380nm-780nm紫外線 780nm:所有高于絕對(duì)零度（-273.15℃）的物質(zhì)都可以產(chǎn)生紅外線。,,,1 眼睛與視覺,,,,1 眼睛與視覺,眼睛的構(gòu)造視網(wǎng)膜：——錐狀細(xì)胞：在明亮的環(huán)境下起作用，能分辨物體的顏色和細(xì)部。對(duì)明暗變化反應(yīng)快。主要分布于視網(wǎng)膜最敏銳

5、的黃斑部（視野中心）?！獥U狀細(xì)胞：在黑暗環(huán)境中起作用，能看清物體的輪廓。不能分辨物體的細(xì)部和顏色。明暗變化反應(yīng)緩慢。分布于視網(wǎng)膜中心窩以外部分。,ACKELWECEIDK,1 眼睛與視覺,視看范圍——人眼的水平面視野為180?，垂直面130?，其中向上為60?，向下為70??！行囊曇巴?0?的視覺范圍，看東西的清晰度比較好。,1 眼睛與視覺,明、暗視覺明視覺：主要由錐體細(xì)胞起作用。特征：有顏色感

6、 覺，適應(yīng)亮度變化能力強(qiáng)；暗視覺：主要由桿體細(xì)胞起作用。特征：只有明暗 感覺，無法辨別細(xì)節(jié)，適應(yīng)能力低。中間視覺：眼睛適應(yīng)亮度介于明視覺和暗視覺適應(yīng)亮度范圍之間時(shí)，由視網(wǎng)膜的錐細(xì)胞和桿細(xì)胞同時(shí)起作用的視覺。（午夜晴天下的滿月）,1 眼睛與視覺,,1 眼睛與視覺,光視效率 luminous efficacy of light source,1 眼睛與視覺,影響明暗感覺的因素：

7、（1）光源的輻射通量：輻射通量越大，感覺越明亮。（2）波長(zhǎng)：功率相同，波長(zhǎng)不同，明暗程度不同。對(duì)同樣功率的光，明環(huán)境下555nm的黃綠光最亮，暗環(huán)境下507nm的綠光最亮。（可用Photoshop做個(gè)小實(shí)驗(yàn)）,,,2 基本光度單位及應(yīng)用,通量：傳遞的能量強(qiáng)度、亮度、出射度：從源發(fā)出的輻射照度：被照表面積上接收到的輻射,2 基本光度單位及應(yīng)用,,光通量 Luminous Flux,為了比較任意兩個(gè)燈發(fā)出的可見光的多少，由于光

8、能隨波長(zhǎng)分布不同，因此不能直接用輻射通量（瓦）多少比較，只能轉(zhuǎn)化成相當(dāng)于多少555nm標(biāo)準(zhǔn)光通量。1、概念：光源在單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射出的以人眼感覺為基準(zhǔn)的能量。 2、單位： 光瓦或流明lumen（lm） 1光瓦= 683lm，Km=683lm/W例： 已知低壓鈉燈發(fā)出波長(zhǎng)為589nm的單色光，設(shè)其輻射通量為10.3W，求光通量？解 ? = KmV(?) ?? =683× 10.3× 0

9、.769=5410lm100W白熾燈： 1250lm40W 日光燈： 2200lm,發(fā)光強(qiáng)度 Luminous Intensity,描述光通量在光源空間的分布特性，它表示光源在不同方向上的光通量分布特性，某個(gè)方向上的分布密度；符號(hào) Iα ；單位：坎德拉 （cd）光度量中最基本的單位是發(fā)光強(qiáng)度的單位——坎德拉（Candela），記作cd，它是國(guó)際單位制中七個(gè)基本單位之一。它的定義是發(fā)出頻率為540×1012 Hz

10、 （對(duì)應(yīng)在空氣中555nm的波長(zhǎng)）的單色輻射，在給定方向上每單位立體角（1個(gè)球面度）輻射能為1／683W時(shí)的發(fā)光強(qiáng)度規(guī)定為1cd。 （1979）,發(fā)光強(qiáng)度 Luminous Intensity,立體角立體角：任意一個(gè)封閉圓錐面內(nèi)所包含的空間單位：球面度 sr整個(gè)球面的立體角——4π,發(fā)光強(qiáng)度 Luminous Intensity,例：一光源在0.5sr立體角內(nèi)均勻發(fā)射出100lm的光通量，求該方向上的發(fā)光強(qiáng)度？ 解：

11、 例：一光源向球面均勻發(fā)射出1260lm的光通量，求該光源的發(fā)光強(qiáng)度？,照度 Illuminance,被照物體單位面積上接收的光通量的大小同一本書，偏離燈正下方暗一些，說明反射到被照面上光通量不相同。E = dΦ/dA平均照度： E = Φ/A單位：勒克斯lux lx， 1lx=1lm /1m2 燭光fc=10.76lx（英制） 白天在教室看書需要至少 100l

12、x例：在40w白熾燈下1m處的照度約為30lx，加一搪瓷傘形罩后照度增加到73lx； 陰天中午室外照度為8000—20000lx； 白天中午在陽光下的室外照度可高達(dá)80000—120000lx。,發(fā)光強(qiáng)度與照度的關(guān)系,1 Lux = 1 lumen per square meter = 0.0929 footcandle 1 footcandle= 1lumen per square foot = 10.764 Lu

13、x 1 foot Lambert= 3.426 candelas per square meter (nit) 1 nit ( candelas per square meter) = 0.2919 foot Lambert,發(fā)光強(qiáng)度與照度的關(guān)系,例題,如圖所示，在距離桌面2米處掛一只40w白熾燈，設(shè)白熾燈的發(fā)光強(qiáng)度I0~25°=30cd， I25~45°=25cd，求燈下桌面上1、2兩點(diǎn)處的照度。,

14、【解】：由 式可得1、2兩點(diǎn)處的照度分別,亮度 Luminance,照度相同，顏色不同的兩個(gè)物體，看起來不一樣亮。發(fā)光體在視線方向上單位面積發(fā)出的光強(qiáng)密度。Lα= Iα/（Acosα）單位： 尼特nits：nt（cd/m2） 英制單位為英尺朗伯（Foot lambert, fl） 1 熙提stilb（sb）=

15、 104cd/m2 = 1cd/cm2白熾燈燈絲亮度約為 300——500sb熒光燈燈管表面亮度為 0.8——0.9sb,亮度 Luminance,1、亮度對(duì)光源本身的（照度是指被照面）2、 ?—輻射角，是光源法線與視線夾角。 i—被照面法線與視線夾角3、單位：面積常取平方米物理亮度(亮度)、表觀亮度(明亮度)例：白天的路燈和晚上的同一路燈亮度一致，物理亮度；白天的路燈看上去不如晚上的同

16、一路燈亮，表觀亮度,亮度和照度的關(guān)系,一個(gè)在各方向上亮度相等的發(fā)光表面Ａ1，在另一表面Ａ2上形成照度E，則表面Ａ1的亮度和Ａ2的照度之間的關(guān)系為：,亮度和照度的關(guān)系,,基本光度量的名稱、符號(hào)和定義方程,3 材料的光學(xué)性質(zhì),采光材料 照明材料發(fā)光物體 不發(fā)光物體一、光線的傳播過程直線傳播能夠透射能夠反射作為一種能量，能夠被吸收和轉(zhuǎn)化,光線的傳播過程,透射,光線的傳播過程,透射,光線的傳播過程,透射,光線的傳播過程

17、,吸收,光線的傳播過程,反射,光線的傳播過程,反射,光線的傳播過程,反射,光線的傳播過程,能量守恒定律：反射、吸收、透射,定向反射和透射,定向反射和透射：光經(jīng)過材料反射或透射后，光分布立體角不改變定向反射：鏡子、磨光金屬、磨光石材定向透射：玻璃亮度和發(fā)光強(qiáng)度：,擴(kuò)散反射和透射,按光分布大小分成兩類：均勻擴(kuò)散和定向擴(kuò)散均勻擴(kuò)散反射均勻擴(kuò)散透射發(fā)光強(qiáng)度：朗伯余弦定律,擴(kuò)散反射和透射,定向擴(kuò)散反射定向擴(kuò)散透射,常用材料光

18、學(xué)特性,在天然采光和人工照明中透光材料：玻璃裝飾材料,4 可見度及其影響因素,人眼辨認(rèn)物體存在或形狀的難易程度稱為可見度。又可稱為能見度、視度。,,可見度影響因素,影響因素一：亮度,隨著視覺目標(biāo)物體亮度的增大，可見度也增大；,,,,,,,,,隨著視覺目標(biāo)物體亮度的增大，可見度也增大；但亮度過高，超出眼睛的適應(yīng)范圍，視覺靈敏度反而會(huì)下降，引起眼睛疲勞。,影響因素一：亮度,,,,視覺下限：3.2×10-6 cd/m2

19、感到刺眼：1.6×105 cd/m2,視覺舒適的照度(西歐)1500-3000 lx,影響因素一：亮度,物體的尺寸，眼睛至物件的距離都會(huì)影響人們觀看物件的可見度。大而近的物體看得清楚，反之則可見度下降。,,影響因素二：物體相對(duì)尺寸,影響因素二：物體相對(duì)尺寸,,影響因素二：物體相對(duì)尺寸,α=3440d/l α：視角 d：需要辨別的物體尺寸 l：眼睛至物件的距

20、離,,,影響因素三：亮度對(duì)比,觀看對(duì)象和其背景之間的亮度差異，稱為亮度對(duì)比；差異越大，可見度越高。比如：,,影響因素三：亮度對(duì)比,觀看對(duì)象和其背景之間的亮度差異，稱為亮度對(duì)比；差異越大，可見度越高。比如： 我愛上劉老師的課 快點(diǎn)下課吧,,,影響因素三：亮度對(duì)比,亮度對(duì)比系數(shù)C：C = (Lt-Lb)/Lb = ΔL/ Lb Lt

21、——目標(biāo)亮度Lb——背景亮度對(duì)于均勻照明、無光澤的背景和目標(biāo)C = (ρt-ρb)/ρb = Δρ/ ρbρt——目標(biāo)光反射比ρb——背景光反射比,Lb,Lt,影響因素三：亮度對(duì)比,,以增大亮度對(duì)比，來塑造建筑視覺感受,亮度、物體相對(duì)尺寸、亮度對(duì)比對(duì)可見度的綜合影響,,,視覺功效曲線,亮度(照度)視角α亮度對(duì)比系數(shù)C,,,影響因素四：識(shí)別時(shí)間,在一定的條件下： 亮度×時(shí)間=常數(shù)識(shí)別時(shí)間與背景亮度的關(guān)系,

22、影響因素四：識(shí)別時(shí)間,明適應(yīng)： 由暗到亮，1-2分鐘暗適應(yīng)： 由亮到暗，40分鐘,影響因素四：識(shí)別時(shí)間,隧道照明中的暗適應(yīng)及明適應(yīng),駛?cè)胨淼馈颠m應(yīng),駛出隧道——明適應(yīng),影響因素四：識(shí)別時(shí)間,,中國(guó)電影博物館的視覺過渡空間,影響因素五：眩光,在視野中由于亮度分布或亮度范圍不適宜（極端的對(duì)比），以致引起不舒適感覺（降低觀察細(xì)部或目標(biāo)能力）的視覺現(xiàn)象。 不舒適眩光 失能眩光,影響因素五

23、：眩光,,不舒適眩光,失能眩光,影響因素五：眩光,依據(jù)形成形式：直接眩光：視野中存在不需要的發(fā)光體；反射眩光：視野中存在不需要的反射光。,影響因素五：眩光,,建筑光亮外立面產(chǎn)生的反射眩光,影響因素五：眩光,控制辦法直接眩光限制光源亮度：減少亮度增加眩光源的背景亮度：減少對(duì)比減小形成眩光的光源視看面積：表觀面積盡可能增大眩光源的仰角反射眩光選擇無光澤表面視覺作業(yè)區(qū)遠(yuǎn)離鏡面反射區(qū)用發(fā)光面積大、亮度低的光源減少引起鏡面

24、反射光源的照度值在總照度中的比例,關(guān)于可見度,可見度的概念？可見度的影響因素：亮度物體的相對(duì)尺寸亮度對(duì)比識(shí)別時(shí)間明適應(yīng)、暗適應(yīng)特征眩光分類基本防治方法,三者之間的關(guān)系,關(guān)于可見度,如何運(yùn)用可見度的各影響因素，設(shè)計(jì)適用、舒適的光環(huán)境？如何在復(fù)雜的采光和照明環(huán)境中避免眩光？,山西博物館 蘇州博物館 洛陽博

25、物館,5 顏色,,一、光色的三原色三原色不能由其他色混合得到，三原色的波長(zhǎng)如下：紅：700nm，綠：546.1nm，藍(lán)：435.8nm由RGB構(gòu)成白光，亮度比為L(zhǎng)R=LG:LB=1:4.5907:0.0601 Lm/(sr·m2)加法法則紅：R綠：G藍(lán)：B粉、品紅：R+B，Magenta黃：R+G，Yellow靛藍(lán)、青：G+B，Cyan白色：R+G+B,光色的三原色,色光混合規(guī)律1、色光連續(xù)變化

26、規(guī)律由兩種色光組成的混合色中，如果一種色光連續(xù)變化，混合色的外貌也連續(xù)變化。2、補(bǔ)色律如果兩種色光混合后得到白光，這兩種色光稱為互補(bǔ)色光，這兩種顏色稱為補(bǔ)色。3、中間色律中間色律的主要內(nèi)容是：任何兩種非補(bǔ)色光混合，便產(chǎn)生中間色。 4、代替律顏色外貌相同的光，不管它們的光譜成份是否一樣在色光混合中都具有相同的效果。凡是在視覺上相同的顏色都是等效的。即相似色混合后仍相似?！　?、亮度相加律由幾種色光混合組成的混合色的總亮度

27、等于組成混合色的各種色光亮度的總和。,,,物色的三原色,透明體：透射與吸收不透明體：反射與吸收減法原理粉、品紅：R+B，Magenta黃：R+G，Yellow靛藍(lán)、青：G+B，CyanBlue=C+MGreen=C+YRed=Y+MBlack=C+Y+M,無彩色系,無彩色系是指白色、黑色和由白色黑色調(diào)合形成的各種深淺不同的灰色。無彩色系的顏色只有一種基本性質(zhì)——明度。它們不具備色相和純度的性質(zhì)，也就是說它們的色相與

28、純度在理論上都等于零。色彩的明度可用黑白度來表示，愈接近白色，明度愈高；愈接近黑色，明度愈低。黑與白做為顏料，可以調(diào)節(jié)物體色的反射率，使物體色提高明度或降低明度。,顏色定量,色度色調(diào)（色相）：Hue明度：Value彩度（飽和度）：Chrome色度學(xué)中所應(yīng)用的方法和工具，都是以目視顏色匹配定律和國(guó)際上一致采用的標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)的。國(guó)際照明委員會(huì)（CIE），通過其色度學(xué)委員會(huì)，推薦了色度學(xué)方法和基本的標(biāo)準(zhǔn)。孟塞爾標(biāo)色體系：Ｈ V / C

29、CIE（國(guó)際照明委員會(huì)）CIE1931標(biāo)準(zhǔn)色度系統(tǒng)等色實(shí)驗(yàn)刺激值色度空間,顏色定量,色調(diào)（Hue） 當(dāng)人們被要求描述一個(gè)物體的色彩時(shí)，通常會(huì)首先說出它的色調(diào)，如“紅”“橙”“綠”“藍(lán)”等，色調(diào)就是我們感知到的物體的色彩。圖1的色輪顯示了色彩從一個(gè)色調(diào)到另一個(gè)色調(diào)的閉環(huán)，就象這個(gè)色輪所展示的。如果你將藍(lán)色和綠色顏料混合，就會(huì)得到藍(lán)綠色，在綠色中加入黃色后得到黃綠色。,顏色定量,明度（Value）　　第二個(gè)用于描述色彩特性的是

30、其明亮的強(qiáng)度，也就是亮度，色彩在其高亮度方面可以用深、淺來區(qū)分。,顏色定量,彩度（Chroma）　　色彩鮮明或暗淡就是用來描述色度的。,,,,,顏色定量,孟塞爾表色系統(tǒng)目前世界上廣泛應(yīng)用的顏色系統(tǒng)，這一系統(tǒng)包括表色方法和標(biāo)準(zhǔn)色度卡。孟塞爾表色系統(tǒng)是孟塞爾立體圖，見圖。該立體圖是一非對(duì)稱旋轉(zhuǎn)體，其內(nèi)部有一根中央軸、有10個(gè)剖面、還有一個(gè)底面。圖中的中央軸代表照度，它在底盤位置的明度為0，代表黑色；而在中央軸的頂端的照度為102，代

31、表白色；在此二位置的中間則均分為10等分。由此，照度軸上共有11個(gè)刻度，各代表的明度值如下表所示。,,,,,,,顏色定量,孟塞爾立體的剖面還用橫豎線分成很多小格,每個(gè)小格離底盤的高度仍用與中央軸上等高的明度V表示，而離中央軸的水平距離則用彩度C表示，此彩度的數(shù)值有：2 4 6 8 10 12 14由此，剖面上每個(gè)小格可用V／C表記，如8／6則代表該小格的明度為8，而彩度則為6。,顏色定

32、量,孟塞爾立體的每個(gè)剖面在圓周上的角度用色調(diào)角H表示，并可在此立體圖的底盤上給予標(biāo)記，見圖。共有五個(gè)主要色調(diào)：紅（R）、黃（Y）、綠（G）、藍(lán)（B）、紫（P）五個(gè)中間色調(diào)：黃紅（YR）、綠黃（GY）、藍(lán)綠（BG）、紫藍(lán)（PB）、紅紫（RP）。,顏色定量,因此，孟塞爾表色系統(tǒng)是用孟塞爾立體表示顏色的，而立體內(nèi)的任一位置，即任一剖面上的任一方格的坐標(biāo)，則是用明度V、彩度C、色調(diào)角H的顏色三屬性描述的，而且標(biāo)注順序?yàn)椋簩?duì)于有彩色的記為色調(diào)

33、明度／彩度，即HV/C；對(duì)于無彩色的記為NV／，N代表無彩色。孟塞爾表色系統(tǒng)與CIE之間的參數(shù)轉(zhuǎn)換有表可查。 根據(jù)孟塞爾表色系統(tǒng)已經(jīng)制出了標(biāo)準(zhǔn)色度卡，為定標(biāo)創(chuàng)造了條件。這些標(biāo)準(zhǔn)色度卡有兩類：有光澤標(biāo)準(zhǔn)色度卡和無光澤標(biāo)準(zhǔn)色度卡；此外，還有帶顏色的和中性色的。每塊卡上均注明有HV／C值。,顏色定量,色相   明 度  純 度紅      

34、 4      14 黃橙   6     12 黃       8      12黃綠    7    

35、;  10綠       5      8藍(lán)綠    5     6藍(lán)       4     

36、 8藍(lán)紫    3      12紫       4      12紫紅    4      12,顏色定量,任何顏色都可以用顏色立體上

37、的色相、明度值和彩度這三項(xiàng)坐標(biāo)來標(biāo)定，并給一標(biāo)號(hào)。標(biāo)定的方法是先寫出色相H，再寫明度值V，在斜線后寫彩度C?！　 V／C＝色相 明度值／彩度例如標(biāo)號(hào)為10Y8／12的顏色：它的色相是黃（Y）與綠黃（GY）的中間色，明度值是8，彩度是12。這個(gè)標(biāo)號(hào)還說明，該顏色比較明亮，具有較高的彩度。3YR6／5標(biāo)號(hào)表示：色相在紅（R）與黃紅（YR）之間，偏黃紅，明度是6，彩度是5。對(duì)于非彩色的黑白系列（中性色）用N表示，在N后標(biāo)明度值V，斜

38、線后面不寫彩度?！　V／＝中性色明度值／例如標(biāo)號(hào)N5／的意義：明度值是5的灰色。另外對(duì)于彩度低于0.3的中性色，如果需要做精確標(biāo)定時(shí)，可采用下式：　　NV／（H，C）＝中性色明度值／（色相，彩度）例如標(biāo)號(hào)為N8／（Y，0.2）的顏色，該色是略帶黃色明度為8的淺灰色。,顏色定量,色度坐標(biāo)和色品坐標(biāo)三原色坐標(biāo)：R，G，B，是三維色度坐標(biāo)。色品坐標(biāo)(歸一化坐標(biāo))：r=R/(R+G+B), g=G/(R+G+B) ,b=B/

39、(R+G+B) , 并有 r +g + b = 1光譜三刺激值（色匹配函數(shù)） 代表匹配一種顏色，需要R、G、B的比例。即取 = ，就可以匹配出所要求的顏色.并且 , , 是有表可查的，其規(guī)律可參見圖。,,,,顏色定量,CIE標(biāo)準(zhǔn)色度系統(tǒng)設(shè)立標(biāo)準(zhǔn)光源和標(biāo)準(zhǔn)觀察者,建立假想色度坐標(biāo) ，歸一

40、化坐標(biāo)和色匹配函數(shù)，以此來建立CIE標(biāo)準(zhǔn)色度系統(tǒng)。CIE1931標(biāo)準(zhǔn)色度系統(tǒng)這一色度系統(tǒng)是在觀測(cè)視場(chǎng)為2°的情況下制訂出來的。 CIE1964標(biāo)準(zhǔn)色度系統(tǒng)它的觀測(cè)視場(chǎng)是10°，其定義式、數(shù)據(jù)及曲線略有變化。,CIE（國(guó)際發(fā)光照明委員會(huì)）：原文為Commission Internationale de L'Eclairage（法） 或International Commission on Illumi

41、nation（英）。,,,色差,顏色寬容量NBS色差單位均勻顏色空間：CIE1976（L＊、a*、b*）或CIE1976（L*、U＊、V＊）,,CIE1976（L＊、a*、b*）或CIELAB和CIE1976（L*、U＊、V＊）或稱CIELUV，這2個(gè)色彩的描述尺度是基出色彩對(duì)立理論而來的，即一個(gè)色彩不可能既是綠色同時(shí)又是紅色。因此，某種色彩可以被用來描述紅、綠和黃、藍(lán)屬性，當(dāng)我們用CIELAB來描述色彩時(shí)，L＊代表亮度，a*表示紅

42、/綠值，b*表示黃/藍(lán)值，同樣在CIELUV中，L＊代表亮度，U＊代表綠/綠值，V＊代表黃/藍(lán)值,光源的色溫,人造光源有各種電光源和熱輻射光源，如電燈光源等。不同的光源，由于發(fā)光物質(zhì)不同，其光譜能量分布也不相同。一定的光譜能量分布表現(xiàn)為一定的光色，對(duì)光源的光色變化，我們用色溫來描述。 CT- Colour temperature,光源的色溫,黑體輻射的發(fā)射本領(lǐng)只與溫度有關(guān)。嚴(yán)格地說，一個(gè)黑體若被加熱，其表面按單位面積輻射光譜能量

43、的大小及其分布完全決定于它的溫度。因此我們把任一光源發(fā)出的光的顏色與黑體加熱到一定溫度下發(fā)出的光的顏色相比較，來描述光源的光色。,光源的色溫,色溫可以定義為： “當(dāng)某一種光源的色度與某一溫度下的絕對(duì)黑體的色度相同時(shí)絕對(duì)黑體的溫度?！币虼?，色溫是以溫度的數(shù)值來表示光源顏色的特征。在人工光源中，只有白熾燈燈絲通電加熱與黑體加熱的情況相似。對(duì)白熾燈以外的其它人工光源的光色，其色度不一定準(zhǔn)確地與黑體加熱時(shí)的色度相同。所以只能用光源的色度

44、與最相接近的黑體的色度的色溫來確定光源的色溫，這樣確定的色溫叫相關(guān)色溫。相關(guān)色溫 CCT-correlated Colour temperature,,,光源的色溫,色溫用絕對(duì)溫度“K” （kelvim）表示，絕對(duì)溫度等于攝氏溫度加273。如正午的日光具有色溫為6500K，就是說黑體加熱到6500K時(shí)發(fā)出的光的顏色與正午的顏色相同。其它如白熾燈色溫約為2600K。晴天室外光13000 全陰天室外光6500白天直射日光5550白

45、天45°斜射日光4800晝光色、熒光燈6500氙燈5600炭精燈5500～6500,光源的色溫,色溫是光源的重要指標(biāo)，一定的色光具有一定的相對(duì)能量分布：當(dāng)黑體連續(xù)加熱，溫度不斷升高時(shí)，其相對(duì)光譜能量分布的峰值部位將向短波方向變化，所發(fā)的光帶有一定的顏色，其變化順序是紅-黃-白-藍(lán)。 電熱絲溫度很低（700℃），呈暗紅色 電熱絲溫度較低（900℃），呈鮮紅色 電熱絲溫度較高（1100℃），呈黃紅色 電熱絲溫度更高（

46、1300℃），呈黃白色,光源的色溫,色溫對(duì)彩色攝影有很大的影響。它與彩色有極密切的關(guān)系。只有當(dāng)感光材料的特性與光源的色溫相符合時(shí)，紅、綠、藍(lán)三種色光才能得到平衡，獲得理想的彩色景象。例如日光型彩色片，當(dāng)色溫在5600K左右時(shí)，拍攝不同景物都能得到良好的彩色效果。當(dāng)色溫偏低時(shí)，照片上反映出來的顏色偏紅；當(dāng)色溫偏高時(shí)，則照片上的顏色偏藍(lán)。專供碘鎢燈照明的燈光型彩色片，色溫要求一般在 2800K～3 400K之間，可正確地再現(xiàn)被攝

47、對(duì)象的色彩。,,自然光6000K 鎢絲燈3200K,光源的色溫,光色的舒適感在人類視覺器官發(fā)展和進(jìn)化中，一直習(xí)慣于日光和火光。人的眼睛在白晝一直適應(yīng)自然光。太陽的輻射光是連續(xù)光譜，日出前和日落后色溫較低。約2 000～4 000K，中午和陰天色溫較高，約 5 000～7 000K。低照度時(shí)的舒適光色是火光（篝火、燭光、油燈光）的低色溫光色；偏低或中等照度時(shí)，舒適的光色是接近黎明和黃昏時(shí)的、色

48、溫略高的光色；高照度時(shí)，舒適的光色是接近中午的陽光或偏藍(lán)的高色溫天空光色。,光源的色溫,光源色溫不同，光色也不同。,光源的色溫,色溫與亮度: 高色溫光源照射下，如亮度不高則給人們有一種陰氣的氣氛；低色溫光源照射下，亮度過高會(huì)給人們有一種悶熱感覺。光色的對(duì)比: 在同一空間使用兩種光色差很大的光源，其對(duì)比將會(huì)出現(xiàn)層次效果，光色對(duì)比大時(shí)，在獲得亮度層次的同時(shí)，又可獲得光色的層次。,光源顯色性,不同光源的光譜,,光源顯色性,由于同一個(gè)顏色樣

49、品在不同的光源下可能使人眼產(chǎn)生不同的色彩感覺，而在日光下物體顯現(xiàn)的顏色是最準(zhǔn)確的。因此，可以用日光標(biāo)準(zhǔn)（參照光源），將白熾燈、熒光燈、鈉燈等人工光源（待測(cè)光源）與其比較，顯示同色能力的強(qiáng)弱叫做該人工光源的顯色性。,光源顯色性,1974年CIE推薦了用“試驗(yàn)色”法來定量評(píng)價(jià)光源顯色性的方法，它是測(cè)量參照光源照明下和待測(cè)光源照明下標(biāo)準(zhǔn)樣品的總色位移量為基礎(chǔ)來規(guī)定待測(cè)光源的顯色性，用一個(gè)顯色指數(shù)值來表示。,光源顯色性,CIE規(guī)定14塊測(cè)驗(yàn)用的

50、標(biāo)準(zhǔn)顏色樣品，CIE規(guī)定用普朗克輻射體或標(biāo)準(zhǔn)照明體D作為參照光源,并將其顯色指數(shù)定為100；CIE規(guī)定以這些樣品在參照光源下和另一色溫為3000 K 標(biāo)準(zhǔn)熒光燈下的顏色色差△E為尺度，約定標(biāo)準(zhǔn)熒光燈的顯色指數(shù)為50。CIE根據(jù)在參照光源下和待測(cè)光源下顏色樣品的色差，導(dǎo)出計(jì)算光源顯色指數(shù)的公式。光源對(duì)某一顏色樣品的顯色指數(shù)稱為特殊顯色指數(shù)Ri ,光源對(duì)特定8個(gè)顏色樣品的平均顯色指數(shù)稱為一般顯色指數(shù)Ra。1-8號(hào)為中等飽和度、中等明

51、度的常用代表性色調(diào)樣品，第9至14號(hào)樣品包括紅、黃、綠、藍(lán)等幾種飽和色、歐美的皮膚色和樹葉綠色。在一些特殊場(chǎng)合使用的LED光源，必須考核其特殊的顯色指數(shù)。1985年國(guó)家制定了“光源顯色性評(píng)價(jià)方法”標(biāo)準(zhǔn)，并增加了中國(guó)人女性膚色的色樣，作為第十五種標(biāo)準(zhǔn)色樣。,光源顯色性,,光源顯色性,Ra：colour rendering index 特殊顯色指數(shù):Ri = 100 - 4.6 △Ei一般顯色指數(shù):Ra = ∑( Ri) / 8 ( i

52、 = 1, 2 , …8 ),光源顯色性,光源的顯色性以一般顯色性指數(shù)Ra值區(qū)分，Ra值為：　　100～80 顯色優(yōu)良　　79～50 顯色一般　　49以下 顯色性差特殊顯色指數(shù)Ri在一些特殊場(chǎng)合使用的LED光源，必須考核其特殊的顯色指數(shù)。對(duì)于評(píng)價(jià)在電視演播室、商場(chǎng)、美容場(chǎng)所等照明用LED光源的顯色性尤為重要。,光源顯色性,光源的顯色性是由光源的光譜能量分布決定的。日光、白熾燈具有連續(xù)光譜，連續(xù)光譜的光源

53、均有較好的顯色性。通過對(duì)新光源的研究發(fā)現(xiàn)，除連續(xù)光譜的光源具有較好的顯色性外，由幾個(gè)特定波長(zhǎng)色光組成的混合光源也有很好的顯色效果。如450nm的藍(lán)光，540nm的綠光，610nm的桔紅光以適當(dāng)比例混合所產(chǎn)生的白光，雖然為高度不連續(xù)光譜，但卻具有良好的顯色性。用這樣的白光去照明各色物體，都能得到很好的顯色效果。三基色熒光燈,光源顯色性,標(biāo)準(zhǔn)光源　　我們知道，照明光源對(duì)物體的顏色影響很大。不同的光源，有著各自的光譜能量分布及顏色，在它

54、們的照射下物體表面呈現(xiàn)的顏色也隨之變化。為了統(tǒng)一對(duì)顏色的認(rèn)識(shí)，首先必須要規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的照明光源。因?yàn)楣庠吹念伾c光源的色溫密切相關(guān)，所以CIE規(guī)定了四種標(biāo)準(zhǔn)照明體的色溫標(biāo)準(zhǔn)：　　標(biāo)準(zhǔn)照明體A：代表完全輻射體在2856K發(fā)出的光（X0=109.87，Y0=100.00，Z0=35.59）；　　標(biāo)準(zhǔn)照明體B：代表相關(guān)色溫約為4874K的直射陽光（X0=99.09，Y0=100.00，Z0=85.32）；　　標(biāo)準(zhǔn)照明體C：代表相關(guān)色溫大約為

55、6774K的平均日光，光色近似陰天天空的日光（X0=98.07，Y0=100.00，Z0=118.18）；　　標(biāo)準(zhǔn)照明體D65：代表相關(guān)色溫大約為6504K的日光（X0=95.05，Y0=100.00，Z0=108.91）；　　標(biāo)準(zhǔn)照明體D：代表標(biāo)準(zhǔn)照明體D65以外的其它日光。,作業(yè),熟記基本公式和定律觀察并運(yùn)用基本原理解釋建筑的各種光現(xiàn)象,,E = Φ/A,Lα= Iα / （Acosα）,,作業(yè),7-1波長(zhǎng)為540mm的單色

56、光源，其輻射功率為5w，試求：①這單色光源發(fā)出的光通量；②如它向四周均勻發(fā)射光通量，求其發(fā)光強(qiáng)度；③離它2m處的照度。7-2一個(gè)直徑為250mm的乳白玻璃球形燈罩，內(nèi)裝一個(gè)光通量為1250lm的白熾燈，設(shè)燈罩的光透射比為0.60，求燈罩外表面亮度（不考慮燈罩的內(nèi)反射）。7-3一房間平面尺寸為7m×15m，凈室高5m。在頂棚正中布置一亮度為500cd/m2的均勻擴(kuò)散光源，其尺寸為5m×13m,求房間正中和四角處