一級建筑師(建筑物理與建筑設備)輔導:光的特性和基本量

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據統(tǒng)計,人類從外界得到的信息大約有80%來自光和視覺。對建筑師來說,良好的光環(huán)境在建筑功能和藝術上均是十分重要的。
     從功能上看,人們在進行生產、工作和學習時,建筑物的采光和照明光環(huán)境好,可提高工作效率和產品質量,有利于安全和保護人的視力健康。從藝術上看,光和色彩是表現(xiàn)建筑空間、建筑造型和美化室內外環(huán)境的重要手段。建筑師若能合理而巧妙地運用建筑光學的基本知識,可在建筑創(chuàng)作中設計出意境非凡、藝術效果較好的作品。因此,在現(xiàn)代建筑創(chuàng)作中,把建筑光環(huán)境設計列為一個重要的組成部分。
    本輔導材料按考試大綱要求著重介紹光環(huán)境設計的一些基本知識和有關設計標準,以求建筑師們對考試大綱要求的內容有個較系統(tǒng)的了解,對一些專門的技術及繁瑣的數(shù)學公式均不作介紹。
     第一節(jié) 光、顏色與視覺的基本知識
     一、光的特性和基本量
     (一)光的特性
     1.光是以電磁波形式傳播的輻射能。波長為380nm至780nm的輻射是可見光。m是納米,也稱毫微米,1 nm=10-9m。
     2.不同波長的光在視覺上形成不同的顏色,單色光是單一波長的光,如700nm的單色光呈紅色;復合光是不同波長混合在一起的光。
     3.人眼對不同波長的單色光敏感柱度不同,在光亮環(huán)境中人眼對555nm的黃綠光敏感;在較暗的環(huán)境中對507(510)m的藍綠光敏感。人眼的這種特性用光譜光視效率曲線表示。
     (二)光的基本量
     常用光度量有光通量,發(fā)光強度,照度,亮度;描述裝飾材料的光度量有反射比(反射系數(shù)、反光系數(shù)、反射率),透射比(透光系數(shù)、透射系數(shù)、透射率)和吸收比(吸收系數(shù)、吸收率)。它們的定義、符號、單位、公式見表15—10
     光基本量的定義、符號、單位、公式 表15-1
    名稱 定義 符號 單位 公式
    光通量 光源發(fā)出光的總量 Φ 流明(lm) Φ=Km
    發(fā)光強度 光源光通量在空間的分布密度 Iσ 坎德拉1cd=1lm/1sr Iσ=dΦ/dΩ
    照度 被照面接收的光通量 E 勒克斯1lx=1lm/1m2 E= dΦ/dA
    亮度 光源或被照面的明亮程度 La 坎德拉每平方米 La=Ia/(A.cosa)
    反射比 被照面反射光通量和入射廣通量之比 ρ 無量綱 ρ=ΦP/Φ
    透射比 被照面透射光通量和入射廣通量之比 無量綱 =Φτ/Φ
    吸收比 被照面吸收光通量和入射廣通量之比 a 無量綱 a=Φa/Φ
    幾個基本數(shù)據:
     1.在Φ=Km 中,Km=6831m/W,即1光瓦=683流明(lm)。
     2.球面的立體角Ω球=4π=12.57球面度(sr)。
     3.照度和發(fā)光強度的關系: E=Iacosi/r2(lx) (15-1)
     4.1fc(英尺坎德拉)=10.761x。
     5.40W白熾燈的光通量約為3501m,40W熒光燈光通量約為22001m,比白熾燈高6倍多。
     6.夏季中午日光下,地平面上的照度可達105lx。40W白熾燈臺燈下,桌面上平均照度約為200~300lx。
     7.40W白熾燈的平均光強為350/4π=28cd,加一個搪瓷罩后,正下方光強為70cd~80cd。
     8.亮度的單位1熙提(sb)=lcd/cm2,1尼特(nt)=1cd/m2,lsb=104nt。
     9.太陽的亮度為2x109cd/m2,白熾燈絲的亮度為(3~5)x106cd/m2,40W熒光燈亮度為(6~8)x103cd/m2。
     10.照度和亮度之間的關系: E=L.Ω.cosi (lx) (15-2)
     其中Ω=S.cosa/r2(sr)。即某發(fā)光面在被照面形成的照度和發(fā)光面的亮度成正比,與發(fā)光面在被照面上的立體角投影成正比,上式也叫立體角投影定率。
     11.ρ+τ+a=1。
     12.白乳膠漆表面的反射比為0.84,灰色水泥砂漿面的反射比為0.32。
     13.3rran普通玻璃的透射比為0.82,3mm磨砂玻璃的透射比為0.6。
     14.安裝壓花玻璃時壓花面應朝外,安裝磨砂玻璃時毛面朝內。
     15.點光源:光源的尺寸小于光源至計算點距離的1/5時,將該光源稱為點光源。