《建筑光学基础知识》
建筑光学是建筑设计中不可或缺的一部分,它涉及到光如何影响建筑环境、人的视觉体验以及能源效率。在本讲座中,我们将深入探讨光的基本性质、人眼的视觉机制以及光度学的一些基本概念。
光作为一种能量形式,属于电磁辐射能的一种,其波长范围通常以纳米(nm)为单位,1纳米等于10的负9次方米。光的作用广泛,包括影响工作效率、心理健康、建筑艺术表现以及节能和环境保护。例如,上海的年照明用电量占总用电量的28%,如果能实现50%的照明节能,将大大减少二氧化碳排放。
3.1章节着重讲解眼睛与视觉。人眼的构造与照相机有诸多相似之处,如瞳孔相当于光圈,控制光线的进入;晶状体类似透镜,具备自动对焦功能;视网膜则像胶卷,对光线敏感。人眼的感光细胞主要有两种类型:锥体细胞和杆体细胞。锥体细胞集中在视网膜中央,对颜色敏感,主要负责明视觉;杆体细胞分布在外围,对亮度敏感,主导暗视觉。此外,还有一种神经节感光细胞,负责调节昼夜节律和其他视觉特性。明视觉通常对应于日间,最敏感的光波长为555nm的黄绿光,而暗视觉则在低亮度下,如夜间,对507nm的绿色光更为敏感。
3.2章节介绍了基本的光度单位及其应用。光通量(φv)代表光源发出的光能量,单位为流明(lm);发光强度(Iv)是指光源单位立体角内的光通量,单位为坎德拉(cd);照度(E)表示单位面积接收到的光通量,单位勒克斯(lx);亮度(L)是表面发光或反光强度的度量,单位尼特(cd/m²)。不同波长的光对人眼的感知是不同的,例如,尽管两个灯的辐射通量相同,但波长为555nm和620nm的光线给人的感觉会有所差异。在评估光源时,必须考虑光谱光视效率V(λ),即在特定条件下,不同波长的光产生相同视觉感觉所需辐射通量的比例。
建筑光学是理解和设计良好光环境的关键,它涉及到人眼的生理机制和光度学的科学原理。了解这些基础知识对于创建既美观又节能的建筑空间至关重要。通过研究人眼对光的感知,建筑师和设计师能够创造出既能满足功能性需求又能激发情感共鸣的光照环境。同时,对光度单位的理解有助于优化照明设计,实现高效节能的照明系统。