1 光学基本知识

第一章光的基本知识1.1光的性质、度量一、光的性质1、波动性光是波长在380-780nm之间的电磁波光是一种带有能量的粒子—光子2、粒子性二、光的度量1、辐射通量2、光度量基本光度量光通量发光强度照度光出射度亮度光通量定义：光源在单位时间内向周围空间辐射出去的并使人眼产生光感的能量称光通量符号：φ单位：流明（lm）例:220V100W白炽灯的光通量为1250lm220V36WT8荧光灯的光通量为2500lm发光强度光源在某一个特定方向上单位立体角内(每球面度)辐射的光通量，称为光源在该方向上的发光强度。简称光强。符号：I单位：坎德拉（cd）ddI照度被照面上的光通密度为照度。它是射入被照物体表面单位面积上的光通量符号:E单位:勒克斯（lx）dAdE例:在40W白炽灯下1m处的照度约为30lx,加搪瓷伞形灯罩后可增加为73lx满月晴空的月光下为0.2lx晴朗的白天室内照度为100—500lx一般情况下,1-5lx的照度仅能辨别物体的轮廓光出射度发光面单位面积出射的光通量称光出射度符号M单位辐射勒克斯（rlx）dAdM亮度发光体在视线方向单位投影面积上的发光强度，称为该发光体的表面亮度。符号：L单位：尼特（nt）。cosdAdIL面光源一个单元面积上的亮度亮度与被视物体的发光强度或反光面的反光强度有关,还与发光面或反光面的面积有关.例:同一照度下的黑白物体功率相同的普通灯泡与磨砂灯泡一般情况下:40W荧光灯的表面亮度为7000cd/m2晴朗天空平均亮度为5000cd/m2太阳的表面亮度为1.6×109cd/m2当亮度超过1.6×105cd/m2时,人眼就难以忍受了几个光度量关系示意图1.3颜色的特性、眩光颜色的形成光的光谱能量分布颜色的基本性质三个基本属性：色调明度彩度颜色的表示孟塞尔表色系统HV/CCIE表色系统（RGB）光源的光色色表和显色性色彩属性色彩具有基本的三属性：色调（Hue）就是色彩的颜色，如红，橙，黄，绿，蓝，紫等各代表一种色相，而黑，白以及各种灰色则属于无色系；明度（Brightness）是指色彩的明暗程度;饱和度（Saturation）则是指色彩的纯度，又称为彩度。对比度是指不同颜色之间的差异。色彩的色相变化色彩的色调变化色相和色调的对比红、蓝二色的饱和度变化光源的色表光源的色表指光源的表观颜色，是人眼观看到光源所发出的光的颜色。在照明应用方面，光源的色表可用色温或相关色温来表示。黑体是特殊形式的热辐射体，能把投射到它上面的辐射全部吸收。当被加热到高温便产生辐射，黑体辐射的光谱功率分布完全取决于被加热的温度。当黑体（能吸收全部光能的物体）被加热到某一温度，它所发出的光的颜色与标准光源所发出的光颜色相同时，这一温度就称为该光源的颜色温度，简称色温，单位：K。光源的色温及色表色温色表800～900K红色2100～2900K红黄色3300K左右黄白色3500K白色5500K冷白色8000K浅蓝色光源的显色性光源所发出的光照射到物体上，对物体颜色显示的真实程度，称为光源的显色性。在电气照明技术中，光源的显色性一般以显色指数Ra来表示显色性是指事物的真实颜色（其自身的色泽）与某一标准光源下所显示的颜色关系。Ra值的确定，是将DIN6169标准中定义的8种测试颜色在标准光源和被测试光源下做比较，色差越小则表明被测光源颜色的显色性越好。Ra值为100的光源表示，事物在其灯光下显示出来的颜色与在标准光源下一致。人工标准光源的显色指数定为100Ra=80～100显色性优良Ra=50～79显色性一般Ra50显色性差显色指数及性能参考眩光定义由于视野中亮度分布或亮度范围的不适宜,或存在极端的亮度对比,以至引起人眼产生不舒适的感觉或降低观察细部或目标的能力，这种现象称为眩光分类失能眩光不舒适眩光眩光与视线角度的关系：材料的光学性质吸收反射透射吸收率反射率透射率11.2照度标准《建筑照明设计标准》GB50034—20041、制定照度标准的方法影响人的视力的因素有：生理因素背景亮度亮度对比年龄人完成视觉工作的功效为视觉功效照度标准制定的依据是：视觉功效特性视疲劳经济性2、影响视觉功能的因素物体亮度和环境亮度亮度对比和颜色对比曝光时间物体大小或物体的运动眩光3、GB50034—2004标准简介标准值：平均照度参考平面高度：0.75m分级0.513510152030507510015020030050075010001500200030005000lx共21级计算允许偏差：（－10～＋10）%同时颁布节能指标（功率密度）2007.8开始执行目标值符合下列条件之一及以上时，作业面或参考平面的照度，可按照标准值分级提高一级视觉要求高的精细作业场所，眼睛至识别对象的距离大于500mm时连续长时间紧张的视觉作业，对视觉器官有不良影响时识别移动对象，要求识别时间短促而辨认困难时视觉作业对操作安全有重要影响时识别对象亮度对比小于0.3时作业精度要求较高，且产生差错会造成很大损失时视觉能力低于正常能力时建筑等级和功能要求高时符合下列条件之一及以上时，作业面或参考平面的照度，可按照标准值分级降低一级进行很短时间的作业时作业精度或速度无关紧要时建筑等级和功能要求较低时新标准的特点和主要变化照度水平有较大提高,适应当前生产工作学习和生活的需要照明质量有更新更高的要求,有利于改善视觉条件反映照明科技进步,有利于优质高效照明器材的发展和推广应用突出节能,运用强制性条文限制照明功率密度,促进照明系统能效提高增加了照明管理与监督的内容,有利于设计方案的优化,标准的实施办公建筑照明标准值房间或场所参考平面及其高度/m照度标准值/lxUGRRa普通办公室0.75（水平面）3001980高档办公室0.75（水平面）5001980会议室0.75（水平面）3001980接待室、前台0.75（水平面）30080营业厅0.75（水平面）3002280设计室实际工作面5001980文件整理、复印、发行室0.75（水平面）30080资料、档案室0.75（水平面）20080居住建筑每户照明功率密度值房间或场所照明功率密度（W/㎡）照度值（LX）现行值目标值起居室76100卧室75餐厅150厨房100卫生间100办公建筑照明功率密度值房间或场所照明功率密度（W/㎡）照度值（Lx）现行值目标值普通办公室119300高档办公室、设计室1815500会议室119300营业厅1311300文件整理、复印、发行室119300档案室87200商业建筑照明功率密度值房间或场所照明功率密度（W/㎡）照度值（Lx）现行值目标值一般商店营业厅1210300高档商店营业厅1916500一般超市营业厅1311300高档超市营业厅2017500旅馆建筑照明功率密度值房间或场所照明功率密度（W/㎡）照度值（Lx）现行值目标值客房1513—中餐厅1311200多功能厅1815300客房层走廊5450门厅1513300医院建筑照明功率密度值房间或场所照明功率密度（W/㎡）照度值（Lx）现行值目标值治疗室、诊室119300化验室1815500手术室3025750候诊室、挂号厅87200病房65100护士站119300药房2017500重症监护室119300学校建筑照明功率密度值房间或场所照明功率密度（W/㎡）照度值（LX）现行值目标值普通教室、阅览室119300夜间使用教室、阅览室1815500阶梯教室1815300实验室119300美术教室1815500多媒体教室119300