光学基本知识
基本光学度量单位
光通量
用来描述光源在单位时间内发射的可见光总能量的物理量
亮度
光源或反射表面在特定观测方向上单位投影面积内的发光强度
亮度计算公式：Lv(亮度）=（ρ/Π）*E（照度），单位为cd/m2
材料的光学性能
定义：光通量的能量守恒定律
光在传播过程中遇到介质时一部分被反射一部分被吸收，一部分透过另一侧的空间，跟据能量守恒定律此三部分之和等于入射光通量
光的反射与透射
透射
规则透射
光线照射到完全透明的材料上，会产生规则透射，在入射光的背侧光源与物象清晰可见
定向扩散透射
穿过磨砂玻璃等材料的时候，在背光一侧能看见光源模糊的影像，沿着入射方向的透射光强度最大，其他方向上也有透射光，但强度一般
散射
漫反射
光线入射到粗糙表面或无光泽图层时，反射光不均匀的分布在所有方向上，如果反射光线服从余弦定律则从不同方向去观察反射面时，其亮度均相同，这种反射被称为完全漫反射。
漫透射
光线穿过粗糙表面的透射材料时，透射光弥散开，在宏观上不存在规则透射，称之为漫透射
颜色
颜色的分类
物体色
物体色是物体对光源的光谱辐射有选择的反射或透射对人眼所产生的感觉
光源的色温和显色性
色温定义
某一种光源的色品与这一温度下的黑体的色品完全相同时记此时该黑体的温度为该颜色的色温
显色性
定义
物体色在不同照明条件下的颜色感觉又可能会发生变化，用光源的显色性能来评价，他表示了与参考标准光源相比较时，光源显现物体颜色的特性
如何评价显色性的好坏
显色指数的最大值定为100，一般认为光源的一般显色指数在100-80范围内的时候显色性优良，在79-50范围内时显色性一般，如果小于50则显色性较差
天然采光
光气候和采光系数
光气候
（自己查）影响光气候的地理因素
海拔高度
大气层厚度
海拔越高大气层越薄对阳光的散射和吸收减少，直射光更强
地形与地表反射
地表
茂密植被吸收光线，降低地面反射率（森林内部光照弱）
地理位置与海陆分布
盛行风带
携带水汽或沙尘的风影响大气透光率如撒哈拉沙尘影响南欧采光
光气候分区分布图（自己查）
依据太阳辐射强度和日照时长进行区分，由一区到五区太阳能资源丰富程度依次下降
采光系数
名词解释
全阴天空漫射光照射下，在室内参考平面上的一点由直接或间接地接收来自假定和已知天空亮度分布的天空漫射光而产生的照度与同一时刻该天空半球在室外无遮挡水平面上由天空漫射光所产生的照度的比值。
室内参考平面一点接收来自天空漫射光的照度（室内照度）
与同一时刻室外无遮挡水平面上由天空漫射光直接产生的照度的比值
采光设计
采光质量
影响因素
采光均匀度
意义
视野内照度分布不均匀容易让人眼疲乏，视觉功效下降，影响工作效率
定义
工业建筑取距离地面1m，民用建筑取距离地面0.8m的假定工作水平面上的采光系数的最低值和平均值的比值，也可以认为是室内最低照度和平均照度的对比值
人工照明
电光源
热辐射光源
原理
任何物体的温度高于绝对零度就向四周发射辐射能，当金属被加热到500摄氏度时就会发出暗红色的可见光，温度越高，可见光在总辐射中的占比就越大。人们利用这一原理制造的照明光源就称为热辐射光源。
金属加热到500摄氏度的时候就会发出暗红色的可见光
分类
白炽灯
用通电的方式加热玻璃壳中的钨丝导致钨丝产生热辐射而发光的光源
卤钨灯
卤钨灯是填充气体内含有部分卤族元素或卤化物的充气白炽灯，卤族元素的作用是在高温条件下将钨丝蒸发出的钨元素带回钨丝上（卤素循环）减慢了钨丝在高温下的挥发速度，为提高灯丝温度创造了条件
气体放电光源
原理
气体放电光源是由气体、金属蒸汽或几种气体与金属蒸汽的混合放电而发光的光源
分类
荧光灯
内部充有稀薄氩气和少量汞蒸气，并依靠加热后电极发射电子轰击汞原子使其发射紫外线激活内壁的荧光粉层来发光
金属卤化物灯
金属蒸汽和金属卤化物分解物的混合物放电而发光的放电灯
氙灯
氙灯是由氙气放电而发光的光源，由于发射紫外线因此安装高度不应该低于20m，常用于在广场等大面积照明场所
固态光源
LED
半导体发光二极管是一种半导体电子元件，其自发性的发光就是由于电子和空穴的复合而产生的。
OLED
有机发光二极管是一种由有机光电功能材料制备成的薄膜器件在电场的激发作用下发光的光源
灯具
灯具的光学特性
光强体
任何灯具一旦处于工作状态就会向四周空间投射光通量、投射角度不同，空间各个方向上的发光强度也不同，把灯具各个方向上的发光强度在三维空间中用矢量表示出来，把矢量的终端连接起来则构成一个封闭的光强体
将光源在三维空间内各个方向上的发光强度以矢量方式绘制出来并连接各个矢量的顶点得到的封闭体便是光强体
光强分布
用曲线或表格表示光源或灯具在空间各个方向上的发光强度值
配光曲线
定义
当光墙体被通过z轴线的平面切割时，在平面上会获得一封闭的交线，此交线以极坐标的形式绘制在平面图上就是灯具的配光曲线
环境照明设计
建筑/构筑物照明
轮廓照明
轮廓照明是室外照明中常用的照明方式，将发光带镶嵌在建筑物的边界和轮廓上以显示其体积和整体形态，用光轮廓突出建筑的主要特征
案例：绍兴国际会展中心、阳逻大桥、武汉黄鹤楼、绵阳越王楼
泛光照明
以泛光灯照亮一个面积较大的景物和场地，使其被照面照度比周边环境明显高出的在照明方式。
内透光照明
案例：：罗马斗兽场、伊斯兰博物馆(贝聿铭）、moma（纽约当代艺术博物馆）
光污染防治
什么是光污染
光污染是指干扰光或过量的光辐射（可见光、紫外线、红外线辐射）对人类、生态环境和天文观测等造成的负面影响的总称
照明方式
壁面反射
通过墙壁反射后间接照亮物体，光线损失较大，材料反射率要求较高
真题
照明方式
可以用来表现丝绒布质感的照明方式为均匀投射、定向投射、壁面反射中的哪一种
真题
1某建筑四周无遮挡，其楼层中分别朝向东南西北布置了同一形式的房间，则该四个房间的采光系数为哪个朝向的最大
解析：未给出地理位置和时段，不知道天空状况，室内照度具体情况不可知，故为无法确定
2全云天、室外无遮挡、同时刻、室内外照度的比值为采光系数，请判断正误
真题
1在青藏高原、华北、岭南、四川盆地四个地区中自然光资源最匮乏的是
岭南即广东，按照分布图分，四川盆地位于VI区，自然光资源最匮乏
3请写出国际照明委员会的标准晴天空分布规律
晴天空亮度离太阳越远越小，最小点在太阳子午圈上且与太阳成90°
真题
1.光线穿过漫反射材料形成的反射光的最大发光强度与材料表面形成的角度为多少度
解析：重点为漫反射材料，漫反射光遵循余弦定律，且在理想条件下为朗伯体，不论从何种角度观测发光强度均一致
2在橱窗上看见自己的影像属于几次反射
二次反射：光线→自己→橱窗→人眼，如果是一次反射只能看见橱窗看不见自己的倒影
3空间等照度曲线是用来计算灯具的发光强度值的，请判断这句话的正误
错误，发光强度值应当由光强分布曲线来判断，空间等照度曲线是用来评估平面内照度是否均匀的曲线
注意：相同方向上的发光强度不会随着观测距离的增加而衰减，光强的反平方定律E=I/d方只适用于照度的计算
真题：距离三米观察某一光源的发光强度为100cd，问距离变为六米时它的发光强度为多少
还是100cd，因为发光强度与距离无关，该题目考察发光强度和照度的特性区别
名词解释
发光效率
光源将输入能量转换为可见光的能力，反映了光源的节能效率
全云天/全阴天/阴天
是指天空云很多或者全云的情况，全阴天时天空全部为云所覆盖，看不见太阳，因此室外天然光全部为漫射光，物体后面没有阴影
晴天（附加）
是指天空无云或很少云，这时地面照度是由太阳直射光和天空漫射光两部分组成的
光强体
将光源在各个方向的发光强度以矢量方式画出，随后连接各个矢量的顶点在三维空间内得到的封闭体
建筑光学
光学基本知识
颜色
颜色的分类
物体色
物体对光谱辐射有选择的反射或透射后反馈给人眼的色感知
色温
色温定义
通常把某一光源的色品与某一温度下黑体的色品完全相同时黑体的温度称为色温
真题：试着说明光通量与发光强度、照度和亮度之间的区别和联系
光通量是描述发光源在单位时间内发生的可见光总能量的物理量，而发光强度是描述在特定方向单位立体角上发出的光通量。光通量与发光强度成正比，光通量越大，发光强度越大
照度是单位受照面积接收的光通量，亮度是光源或反射表面在观测方向上单位投影面积的发光强度。理想状态下照度和亮度之间成正比，照度越大，亮度越大
需要指明在理想状态下（也即朗伯体状态）下满足亮度=常数*照度的正比例关系，现实中很少满足
真题：请解释什么是配光曲线，以及研究配光曲线有什么意义
眩光真题‘
一次反射眩光和二次反射眩光是什么？如何避免？
反射眩光
一次反射眩光
光源发出的光经过照在光滑物体上经过一次反射照射进入人眼造成的不舒适眩光
二次反射炫光
光源在经过光滑表面反射后第二次被光滑表面反射后进入人眼造成的不舒适眩光
汉字的灯里只有白炽灯和卤钨灯是热辐射光源，剩下都是气体放电光源，叫什么就是什么放电，英文的LED和OLED都是固态光源
