1建筑光学基础知识42085.pptx

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1、 浙江理工大学理学院物理系浙江理工大学理学院物理系 制作：制作：制作：制作：石永锋石永锋 浙江理工大学科学与艺术学院浙江理工大学科学与艺术学院 制作：制作：制作：制作：石永锋石永锋1 1第四章第四章第四章第四章 建筑光学基础知识建筑光学基础知识建筑光学基础知识建筑光学基础知识 光是一种电磁辐射能，是能量的一种形式。光是一种电磁辐射能，是能量的一种形式。可见光的波长范围：可见光的波长范围：380nm780nm。波长波长 780nm的电磁波是红外线、微波、无线电波等。的电磁波是红外线、微波、无线电波等。波长波长 r(面光源面光源)。浙江理工大学理学院物理系浙江理工大学理学院物理系 制作：制作：制作

2、：制作：石永锋石永锋 浙江理工大学科学与艺术学院浙江理工大学科学与艺术学院 制作：制作：制作：制作：石永锋石永锋3131【例【例3-4】如图所示，在侧墙上有一个如图所示，在侧墙上有一个1m1m的窗洞，设通的窗洞，设通过窗洞看见的天空的亮度为过窗洞看见的天空的亮度为1sb，试求窗洞在图示桌面上计算，试求窗洞在图示桌面上计算点点P形成的照度。形成的照度。(设桌面与侧窗窗台等高设桌面与侧窗窗台等高)。2m1mP O解：解：立体角投影定律为立体角投影定律为其中其中hsr 因此窗洞在桌面上计算点因此窗洞在桌面上计算点P形成的形成的照度为照度为 浙江理工大学理学院物理系浙江理工大学理学院物理系 制作：制作

3、：制作：制作：石永锋石永锋 浙江理工大学科学与艺术学院浙江理工大学科学与艺术学院 制作：制作：制作：制作：石永锋石永锋32324.2 4.2 基本光度单位及应用基本光度单位及应用基本光度单位及应用基本光度单位及应用复习：复习：复习：复习：一、光量一、光量一、光量一、光量1.光通量：光通量：lm（流明）（流明）2.发光强度：发光强度：cd（坎德拉）（坎德拉）3.照度：照度：lx（勒克斯）（勒克斯）4.亮度：亮度：cd/m2（坎德拉（坎德拉/平方米）平方米）浙江理工大学理学院物理系浙江理工大学理学院物理系 制作：制作：制作：制作：石永锋石永锋 浙江理工大学科学与艺术学院浙江理工大学科学与艺术学院

4、制作：制作：制作：制作：石永锋石永锋3333二、两个定律二、两个定律二、两个定律二、两个定律1.余弦定律：余弦定律：2.立体角投影定律：立体角投影定律：4.24.2作业：作业：作业：作业：P72.3-1P72.3-2 浙江理工大学理学院物理系浙江理工大学理学院物理系 制作：制作：制作：制作：石永锋石永锋 浙江理工大学科学与艺术学院浙江理工大学科学与艺术学院 制作：制作：制作：制作：石永锋石永锋34344-3 4-3 4-3 4-3 材料的光学性质材料的光学性质材料的光学性质材料的光学性质本节要点：本节要点：1.规则反射和透射；规则反射和透射；2.扩散反射和透射：扩散反射和透射：漫反射和漫透射；

5、漫反射和漫透射；混合反射和透射。混合反射和透射。浙江理工大学理学院物理系浙江理工大学理学院物理系 制作：制作：制作：制作：石永锋石永锋 浙江理工大学科学与艺术学院浙江理工大学科学与艺术学院 制作：制作：制作：制作：石永锋石永锋3535 材料的光学性质：材料的光学性质：光与材料发生相互作用时所表现出来的特光与材料发生相互作用时所表现出来的特有现象。有现象。一、光的反射、透射和吸收一、光的反射、透射和吸收一、光的反射、透射和吸收一、光的反射、透射和吸收入射光通量入射光通量 r反射光通量反射光通量 吸收光通量吸收光通量 透射光通量透射光通量 光反射比（反光系数）：光反射比（反光系数）：石膏：石膏：r

6、=0.91白乳胶漆表面：白乳胶漆表面：r=0.81水泥砂浆抹面：水泥砂浆抹面：r=0.32白色抛光铝板：白色抛光铝板：r=0.87 浙江理工大学理学院物理系浙江理工大学理学院物理系 制作：制作：制作：制作：石永锋石永锋 浙江理工大学科学与艺术学院浙江理工大学科学与艺术学院 制作：制作：制作：制作：石永锋石永锋3636入射光通量入射光通量 r反射光通量反射光通量 吸收光通量吸收光通量 透射光通量透射光通量 光吸收比（吸收系数）：光吸收比（吸收系数）：光透射比（透射系数）：光透射比（透射系数）：3mm厚普通玻璃：厚普通玻璃：=0.823mm厚磨砂玻璃：厚磨砂玻璃：=0.601mm厚乳白玻璃：厚乳白

7、玻璃：=0.602mm厚无色有机玻璃：厚无色有机玻璃：=0.85 浙江理工大学理学院物理系浙江理工大学理学院物理系 制作：制作：制作：制作：石永锋石永锋 浙江理工大学科学与艺术学院浙江理工大学科学与艺术学院 制作：制作：制作：制作：石永锋石永锋3737二、光的反射二、光的反射二、光的反射二、光的反射 反射光的分布形式反射光的分布形式包括包括定向反射定向反射、定向扩散反射定向扩散反射、均匀扩散均匀扩散反射反射、混合扩散反射混合扩散反射等。等。1.1.定向反射定向反射定向反射定向反射 定向反射（镜面反射）的特点定向反射（镜面反射）的特点：反射光按一定方向传播，反射光按一定方向传播，立体角不变；立体

8、角不变；遵循反射定律；遵循反射定律；在反射方向可以清晰看见在反射方向可以清晰看见光源的像。光源的像。浙江理工大学理学院物理系浙江理工大学理学院物理系 制作：制作：制作：制作：石永锋石永锋 浙江理工大学科学与艺术学院浙江理工大学科学与艺术学院 制作：制作：制作：制作：石永锋石永锋3838 镜面反射的应用镜面反射的应用：引导直射阳光入室；引导直射阳光入室；精确控光（如精确控光（如反光罩）。反光罩）。反射光源的亮度与光源的亮度的关系反射光源的亮度与光源的亮度的关系：反射光的强度与入射光的强度的关系反射光的强度与入射光的强度的关系：有时也要避免受镜面反射。有时也要避免受镜面反射。2.2.定向扩散反射定

9、向扩散反射定向扩散反射定向扩散反射 定向扩散反射的特点定向扩散反射的特点：入射光线不均匀入射光线不均匀地向某空间反射；地向某空间反射；在定向反射方向具有最在定向反射方向具有最大的强度；大的强度；在反射方向可以模糊地看到光在反射方向可以模糊地看到光源的像。源的像。浙江理工大学理学院物理系浙江理工大学理学院物理系 制作：制作：制作：制作：石永锋石永锋 浙江理工大学科学与艺术学院浙江理工大学科学与艺术学院 制作：制作：制作：制作：石永锋石永锋3939 典型材料：典型材料：经冲沙、酸洗、锤点处理的毛糙金属表面，光滑经冲沙、酸洗、锤点处理的毛糙金属表面，光滑的纸张，油漆表面等。的纸张，油漆表面等。3.3

10、.均匀扩散反射（漫反射）均匀扩散反射（漫反射）均匀扩散反射（漫反射）均匀扩散反射（漫反射）均匀扩散反射的特点均匀扩散反射的特点：入射光线均匀地向四面八方反射；入射光线均匀地向四面八方反射；表面亮度均匀；表面亮度均匀；看不见光源的像。看不见光源的像。浙江理工大学理学院物理系浙江理工大学理学院物理系 制作：制作：制作：制作：石永锋石永锋 浙江理工大学科学与艺术学院浙江理工大学科学与艺术学院 制作：制作：制作：制作：石永锋石永锋4040 I0i Ii 漫射材料的最大发光强度在表面的法线方向漫射材料的最大发光强度在表面的法线方向朗伯余弦定律：朗伯余弦定律：经过均匀扩散后的亮度为经过均匀扩散后的亮度为

11、典型材料：典型材料：多数无光泽饰面材料（如：涂料、乳胶漆、石膏多数无光泽饰面材料（如：涂料、乳胶漆、石膏板、砖石墙等）。板、砖石墙等）。其他方向的发光强度为其他方向的发光强度为 浙江理工大学理学院物理系浙江理工大学理学院物理系 制作：制作：制作：制作：石永锋石永锋 浙江理工大学科学与艺术学院浙江理工大学科学与艺术学院 制作：制作：制作：制作：石永锋石永锋41414.4.混合反射混合反射混合反射混合反射 典型材料：典型材料：光亮的搪瓷表面等。光亮的搪瓷表面等。油漆桌面材料的光效果油漆桌面材料的光效果 浙江理工大学理学院物理系浙江理工大学理学院物理系 制作：制作：制作：制作：石永锋石永锋 浙江理工

12、大学科学与艺术学院浙江理工大学科学与艺术学院 制作：制作：制作：制作：石永锋石永锋4242三、光的透射三、光的透射三、光的透射三、光的透射 透射光的分布形式透射光的分布形式包括包括规则透射规则透射、定向扩散透射定向扩散透射、均匀漫均匀漫透射透射、混合透射混合透射等。等。1.1.规则透射（或定向透射）规则透射（或定向透射）规则透射（或定向透射）规则透射（或定向透射）规则透射的特点规则透射的特点：透射光线与入射光线平行；透射光线与入射光线平行；透射光线、透射光线、入射光线与法线在一个平面内；入射光线与法线在一个平面内；在透射方向可以清晰看见光在透射方向可以清晰看见光源的像。源的像。透明玻璃窗的采光

13、效果透明玻璃窗的采光效果 浙江理工大学理学院物理系浙江理工大学理学院物理系 制作：制作：制作：制作：石永锋石永锋 浙江理工大学科学与艺术学院浙江理工大学科学与艺术学院 制作：制作：制作：制作：石永锋石永锋4343 透射光源的亮度与光源的亮度的关系透射光源的亮度与光源的亮度的关系：透射光的强度与入射光的强度的关系透射光的强度与入射光的强度的关系：规则透射的应用规则透射的应用：利用透镜控制亮度或定向光线。：利用透镜控制亮度或定向光线。2.2.定向扩散透射定向扩散透射定向扩散透射定向扩散透射 定向扩散透射的特点定向扩散透射的特点：入射光线不均匀地向某空间透射；入射光线不均匀地向某空间透射；在定向透射

14、方向具有最大的强度；在定向透射方向具有最大的强度；在透射方向可以模糊在透射方向可以模糊地看到光源的像。地看到光源的像。磨砂玻璃窗的采光效果磨砂玻璃窗的采光效果 浙江理工大学理学院物理系浙江理工大学理学院物理系 制作：制作：制作：制作：石永锋石永锋 浙江理工大学科学与艺术学院浙江理工大学科学与艺术学院 制作：制作：制作：制作：石永锋石永锋44443.3.均匀漫透射均匀漫透射均匀漫透射均匀漫透射 均匀漫透射的特点均匀漫透射的特点：入射光线均匀地入射光线均匀地向四面八方透射；向四面八方透射；表面亮度均匀；表面亮度均匀；看看不见光源的像。不见光源的像。I0i Ii 典型材料：典型材料：乳白玻璃。乳白玻

15、璃。经过均匀扩散透射后，各个方向所看到的亮度相同，但透射经过均匀扩散透射后，各个方向所看到的亮度相同，但透射后亮度有所降低，计算公式为后亮度有所降低，计算公式为 浙江理工大学理学院物理系浙江理工大学理学院物理系 制作：制作：制作：制作：石永锋石永锋 浙江理工大学科学与艺术学院浙江理工大学科学与艺术学院 制作：制作：制作：制作：石永锋石永锋45454.4.混合透射混合透射混合透射混合透射 典型材料：典型材料：玻璃表面喷白漆等。玻璃表面喷白漆等。混合反射和混合混合反射和混合透射的光强分布透射的光强分布 浙江理工大学理学院物理系浙江理工大学理学院物理系 制作：制作：制作：制作：石永锋石永锋 浙江理工

16、大学科学与艺术学院浙江理工大学科学与艺术学院 制作：制作：制作：制作：石永锋石永锋46464.3 4.3 材料的光学性质材料的光学性质材料的光学性质材料的光学性质复习：复习：复习：复习：1.朗伯余弦定律：朗伯余弦定律：2.材料的光学性质材料的光学性质规则反射和透射特点规则反射和透射特点漫反射和透射特点漫反射和透射特点4.34.3作业：作业：作业：作业：P73.3-3 浙江理工大学理学院物理系浙江理工大学理学院物理系 制作：制作：制作：制作：石永锋石永锋 浙江理工大学科学与艺术学院浙江理工大学科学与艺术学院 制作：制作：制作：制作：石永锋石永锋47474-4 4-4 4-4 4-4 可见度及其影

17、响因素可见度及其影响因素可见度及其影响因素可见度及其影响因素本节要点：本节要点：1.可见度重要影响因素：亮度、视角、亮度对比、可见度重要影响因素：亮度、视角、亮度对比、识别时间和眩光；识别时间和眩光；2.减轻直接眩光和反射眩光影响程度的方法。减轻直接眩光和反射眩光影响程度的方法。浙江理工大学理学院物理系浙江理工大学理学院物理系 制作：制作：制作：制作：石永锋石永锋 浙江理工大学科学与艺术学院浙江理工大学科学与艺术学院 制作：制作：制作：制作：石永锋石永锋4848 可见度可见度(视度视度)：人眼辨认物体存在或形状的难易程度。人眼辨认物体存在或形状的难易程度。在在室内室内应用时，以标准观察条件下恰

18、可感知的标准视标的对应用时，以标准观察条件下恰可感知的标准视标的对比或大小定义。比或大小定义。在在室外室外应用时，以人眼恰可看到标准目标的距离定义，这应用时，以人眼恰可看到标准目标的距离定义，这使得称为使得称为能见度能见度。可见度的意义：可见度的意义：表示人眼看物体的清楚程度。表示人眼看物体的清楚程度。影响可见度的五个重要因素：影响可见度的五个重要因素：能够被看见的物体要有一定的能够被看见的物体要有一定的亮度亮度、大小大小和和亮度对比亮度对比，识别识别时间时间和和眩光眩光也会影响这种看清楚程度。也会影响这种看清楚程度。浙江理工大学理学院物理系浙江理工大学理学院物理系 制作：制作：制作：制作：石

19、永锋石永锋 浙江理工大学科学与艺术学院浙江理工大学科学与艺术学院 制作：制作：制作：制作：石永锋石永锋49491.1.亮度亮度亮度亮度 最低亮度阈：最低亮度阈：人眼能看见的最低亮度，人眼能看见的最低亮度，10-5asb。亮度愈大，人眼看得愈清楚，即可见度增大。亮度愈大，人眼看得愈清楚，即可见度增大。人们感到人们感到“满意满意”的照度值的照度值 随着照度的增加，感到随着照度的增加，感到“满意满意”的人数比例增加，的人数比例增加，最大百分比约在最大百分比约在1500 3000 lx之间。照度超过此之间。照度超过此数值，对照明数值，对照明“满意满意”的的人反而减少，即照度（或人反而减少，即照度（或亮

20、度）要适量。亮度）要适量。浙江理工大学理学院物理系浙江理工大学理学院物理系 制作：制作：制作：制作：石永锋石永锋 浙江理工大学科学与艺术学院浙江理工大学科学与艺术学院 制作：制作：制作：制作：石永锋石永锋50502.2.视角视角视角视角 视角：视角：识别对象对人眼所形成的张角，单位为弧度。识别对象对人眼所形成的张角，单位为弧度。视角越大看得越清楚，即可见度越高。视角越大看得越清楚，即可见度越高。浙江理工大学理学院物理系浙江理工大学理学院物理系 制作：制作：制作：制作：石永锋石永锋 浙江理工大学科学与艺术学院浙江理工大学科学与艺术学院 制作：制作：制作：制作：石永锋石永锋51513.3.亮度对比

21、亮度对比亮度对比亮度对比 亮度对比：亮度对比：观看对象和其背景之间的亮度差异。观看对象和其背景之间的亮度差异。亮度对比愈大，可见度愈高。亮度对比愈大，可见度愈高。亮度对比用亮度对比用C表示表示，它等于视野中目标亮度，它等于视野中目标亮度(Lt)和背景亮度和背景亮度(Lb)差与背景亮度之比，即差与背景亮度之比，即 浙江理工大学理学院物理系浙江理工大学理学院物理系 制作：制作：制作：制作：石永锋石永锋 浙江理工大学科学与艺术学院浙江理工大学科学与艺术学院 制作：制作：制作：制作：石永锋石永锋5252 对于均匀照明的无光泽的背景和目标，亮度对比可用光反对于均匀照明的无光泽的背景和目标，亮度对比可用光

22、反射比表示，即射比表示，即 物体亮度、视角和亮度对比三个因素对可见度的影响是相物体亮度、视角和亮度对比三个因素对可见度的影响是相互关联的。互关联的。rt：目标光反射比：目标光反射比rb：背景光反射比背景光反射比 浙江理工大学理学院物理系浙江理工大学理学院物理系 制作：制作：制作：制作：石永锋石永锋 浙江理工大学科学与艺术学院浙江理工大学科学与艺术学院 制作：制作：制作：制作：石永锋石永锋5353视觉功效曲线视觉功效曲线 辨别几辨别几率为率为95%时，时，物体物体亮度亮度、视视角角和和亮度亮度对比对比三个三个因素之间因素之间的关系。的关系。浙江理工大学理学院物理系浙江理工大学理学院物理系 制作：

23、制作：制作：制作：石永锋石永锋 浙江理工大学科学与艺术学院浙江理工大学科学与艺术学院 制作：制作：制作：制作：石永锋石永锋5454 从同一根曲线来看，当观看对象在眼睛处形成的视角不变时，如对比从同一根曲线来看，当观看对象在眼睛处形成的视角不变时，如对比下降，则需要增加照度才能保持相同可见度。也就是说，下降，则需要增加照度才能保持相同可见度。也就是说，对比的不足，可对比的不足，可用增加照度来弥补用增加照度来弥补；反之，也可用增加对比来补偿照度的不足。；反之，也可用增加对比来补偿照度的不足。比较不同的曲线（表示在不同视角时）可以看出：比较不同的曲线（表示在不同视角时）可以看出：目标愈小（视角愈目标

24、愈小（视角愈小），需要的照度愈高小），需要的照度愈高。天然光（实线）比人工光（虚线）更有利于可见度的提高天然光（实线）比人工光（虚线）更有利于可见度的提高。但在视看。但在视看大的目标时，这种差别不明显。大的目标时，这种差别不明显。浙江理工大学理学院物理系浙江理工大学理学院物理系 制作：制作：制作：制作：石永锋石永锋 浙江理工大学科学与艺术学院浙江理工大学科学与艺术学院 制作：制作：制作：制作：石永锋石永锋55554.4.识别时间识别时间识别时间识别时间 识别时间：识别时间：眼睛观看物体时，当该物体发出一定的光能时，眼睛观看物体时，当该物体发出一定的光能时，光刺激达到一定量使眼睛产生视觉感觉所需

25、要的时间。光刺激达到一定量使眼睛产生视觉感觉所需要的时间。邦森一罗斯科定律：邦森一罗斯科定律：亮度亮度时间时间=常数常数 物体愈亮，察觉它物体愈亮，察觉它的时间就愈短。的时间就愈短。浙江理工大学理学院物理系浙江理工大学理学院物理系 制作：制作：制作：制作：石永锋石永锋 浙江理工大学科学与艺术学院浙江理工大学科学与艺术学院 制作：制作：制作：制作：石永锋石永锋5656眼睛的适应过程眼睛的适应过程 适应：适应：当人们从明亮环境走到黑暗处（或相反）时，就会产当人们从明亮环境走到黑暗处（或相反）时，就会产生一个原来看得清，突然变成看不清，经过一段时间才由看不生一个原来看得清，突然变成看不清，经过一段时

26、间才由看不清东西到逐渐又看得清的变化过程。清东西到逐渐又看得清的变化过程。明适应：明适应：从暗到明的适应。从暗到明的适应。明适应的识别时间比明适应的识别时间比暗适应的短。暗适应的短。暗适应：暗适应：从明到暗的适应。从明到暗的适应。浙江理工大学理学院物理系浙江理工大学理学院物理系 制作：制作：制作：制作：石永锋石永锋 浙江理工大学科学与艺术学院浙江理工大学科学与艺术学院 制作：制作：制作：制作：石永锋石永锋57575.5.避免眩光避免眩光避免眩光避免眩光 眩光：眩光：在视野中由于亮度的分布不适宜，或存在极端的对比，在视野中由于亮度的分布不适宜，或存在极端的对比，以致引起不舒适感觉或降低观察细部或

27、目标能力的视觉现象。以致引起不舒适感觉或降低观察细部或目标能力的视觉现象。从眩光影响视觉功效角度看，眩光分为从眩光影响视觉功效角度看，眩光分为失能眩光失能眩光和和不舒适眩不舒适眩光光。失能眩光：失能眩光：降低视觉对象的降低视觉对象的可见度，但并不一定产生不舒可见度，但并不一定产生不舒适感觉的眩光。适感觉的眩光。如如夜间汽车的前照灯形成的夜间汽车的前照灯形成的失能眩光失能眩光。浙江理工大学理学院物理系浙江理工大学理学院物理系 制作：制作：制作：制作：石永锋石永锋 浙江理工大学科学与艺术学院浙江理工大学科学与艺术学院 制作：制作：制作：制作：石永锋石永锋5858 不舒适眩光：不舒适眩光：产生不舒适

28、感觉，但并不一定降低视觉对象的产生不舒适感觉，但并不一定降低视觉对象的可见度的眩光。可见度的眩光。从形成眩光过程来看，眩光分为从形成眩光过程来看，眩光分为直接眩光直接眩光和和反射眩光反射眩光。直接眩光：直接眩光：由视野中，特别是在靠近视线方向存在的发光体由视野中，特别是在靠近视线方向存在的发光体所产生的眩光。所产生的眩光。反射眩光：反射眩光：由视野中的反射所引起的眩光，特别是在靠近视由视野中的反射所引起的眩光，特别是在靠近视线方向看见反射像所产生的眩光。线方向看见反射像所产生的眩光。浙江理工大学理学院物理系浙江理工大学理学院物理系 制作：制作：制作：制作：石永锋石永锋 浙江理工大学科学与艺术学

29、院浙江理工大学科学与艺术学院 制作：制作：制作：制作：石永锋石永锋5959减轻或消除直接眩光的措施：减轻或消除直接眩光的措施：减轻或消除直接眩光的措施：减轻或消除直接眩光的措施：限制光源亮度；限制光源亮度；增加眩光源的背景亮度，减少二者之间的亮度对比；增加眩光源的背景亮度，减少二者之间的亮度对比；减小形成眩光的光源视看面积，即减小眩光源对观测者减小形成眩光的光源视看面积，即减小眩光源对观测者眼睛形成的立体角；眼睛形成的立体角；浙江理工大学理学院物理系浙江理工大学理学院物理系 制作：制作：制作：制作：石永锋石永锋 浙江理工大学科学与艺术学院浙江理工大学科学与艺术学院 制作：制作：制作：制作：石永

30、锋石永锋6060 尽可能增大眩光源的仰角。尽可能增大眩光源的仰角。浙江理工大学理学院物理系浙江理工大学理学院物理系 制作：制作：制作：制作：石永锋石永锋 浙江理工大学科学与艺术学院浙江理工大学科学与艺术学院 制作：制作：制作：制作：石永锋石永锋6161减少反射眩光的方法：减少反射眩光的方法：减少反射眩光的方法：减少反射眩光的方法：尽量使视觉作业的表面为无光泽表面，以减弱规则反射而尽量使视觉作业的表面为无光泽表面，以减弱规则反射而形成的反射眩光；形成的反射眩光；使视觉作业避开或远离照明光源同人眼形成的规则反射区使视觉作业避开或远离照明光源同人眼形成的规则反射区域；域；使用发光表面面积大、表面亮度

31、低的光源；使用发光表面面积大、表面亮度低的光源；使引起规则反射的光源形成的照度在总照度中所占比例减使引起规则反射的光源形成的照度在总照度中所占比例减少。少。浙江理工大学理学院物理系浙江理工大学理学院物理系 制作：制作：制作：制作：石永锋石永锋 浙江理工大学科学与艺术学院浙江理工大学科学与艺术学院 制作：制作：制作：制作：石永锋石永锋62624.4 4.4 可见度及其影响因素可见度及其影响因素可见度及其影响因素可见度及其影响因素复习：复习：复习：复习：可见度可见度。影响可见度的影响可见度的5个重要因素个重要因素：亮度亮度、视角视角、亮度对比亮度对比、识别识别时间时间、眩光眩光。4.44.4作业：

32、作业：作业：作业：P73.3-4P73.3-5 浙江理工大学理学院物理系浙江理工大学理学院物理系 制作：制作：制作：制作：石永锋石永锋 浙江理工大学科学与艺术学院浙江理工大学科学与艺术学院 制作：制作：制作：制作：石永锋石永锋63634-5 4-5 4-5 4-5 颜色颜色颜色颜色本节要点：本节要点：1.颜色形成、分类与属性、混合方法。颜色形成、分类与属性、混合方法。2.孟塞尔表色系统。孟塞尔表色系统。3.光源色温、相关色温和显色性。光源色温、相关色温和显色性。人眼可以感觉物体的颜色、形象、亮度等。人眼可以感觉物体的颜色、形象、亮度等。人眼对颜色变化比对亮度变化更敏感。人眼对颜色变化比对亮度变

33、化更敏感。颜色：颜色：不同波长的可见光在人眼中引起的视知觉。不同波长的可见光在人眼中引起的视知觉。浙江理工大学理学院物理系浙江理工大学理学院物理系 制作：制作：制作：制作：石永锋石永锋 浙江理工大学科学与艺术学院浙江理工大学科学与艺术学院 制作：制作：制作：制作：石永锋石永锋6464一、颜色的基本特性一、颜色的基本特性一、颜色的基本特性一、颜色的基本特性1.1.颜色的形成颜色的形成颜色的形成颜色的形成 正常人眼可以感觉出各种颜色。正常人眼可以感觉出各种颜色。太阳可见光光谱太阳可见光光谱太阳可见光光谱能量分布图太阳可见光光谱能量分布图 颜色视觉是由于光能量分布不同引起。颜色视觉是由于光能量分布不

34、同引起。光辐射能量集中于可见光光辐射能量集中于可见光短波短波时，引起时，引起蓝色蓝色感觉；光辐射能感觉；光辐射能量集中于可见光量集中于可见光长波长波时，引起时，引起红色红色感觉。感觉。浙江理工大学理学院物理系浙江理工大学理学院物理系 制作：制作：制作：制作：石永锋石永锋 浙江理工大学科学与艺术学院浙江理工大学科学与艺术学院 制作：制作：制作：制作：石永锋石永锋65652.2.颜色的分类与属性颜色的分类与属性颜色的分类与属性颜色的分类与属性 从色显现方式看可把颜色分成：从色显现方式看可把颜色分成：光源色光源色和和物体色物体色。光源色：光源色：光源射出光的颜色。光源射出光的颜色。物体色：物体色：光

35、被物体反射或透射后的颜色。光被物体反射或透射后的颜色。表面色：表面色：是物体色的一种，指漫反射、不透明物体表面的颜是物体色的一种，指漫反射、不透明物体表面的颜色。色。表面色是从入射光中减去一些波长的光后形成的。表面色是从入射光中减去一些波长的光后形成的。例：例：一张红纸，用白光或红光照射，呈现红色；而用绿光照一张红纸，用白光或红光照射，呈现红色；而用绿光照射则呈现黑色。射则呈现黑色。浙江理工大学理学院物理系浙江理工大学理学院物理系 制作：制作：制作：制作：石永锋石永锋 浙江理工大学科学与艺术学院浙江理工大学科学与艺术学院 制作：制作：制作：制作：石永锋石永锋6666 从视感觉角度可把颜色分成从

36、视感觉角度可把颜色分成无彩色无彩色和和有彩色有彩色。无彩色：无彩色：从白到黑的一系列中性灰色。从白到黑的一系列中性灰色。黑黑深灰深灰中灰中灰浅灰浅灰白白 对对表面色表面色，r0.80为白色为白色，如新下的白雪、，如新下的白雪、氧化镁、硫酸钡；氧化镁、硫酸钡；r0.04为黑色为黑色，如黑丝绒。，如黑丝绒。对对光源色光源色，无彩色的白黑变化相应于，无彩色的白黑变化相应于白光白光的亮度变化的亮度变化。亮度高时感觉是白色；无光时。亮度高时感觉是白色；无光时是黑色；亮度很低时感觉发暗或发黑。是黑色；亮度很低时感觉发暗或发黑。有彩色：有彩色：除黑白系列以外的各种颜色。除黑白系列以外的各种颜色。描述有彩色的

37、表观颜色的三个属性：描述有彩色的表观颜色的三个属性：色调（或色相）色调（或色相）、明明度度、彩度（或饱和度）彩度（或饱和度）。浙江理工大学理学院物理系浙江理工大学理学院物理系 制作：制作：制作：制作：石永锋石永锋 浙江理工大学科学与艺术学院浙江理工大学科学与艺术学院 制作：制作：制作：制作：石永锋石永锋6767 色调色调H：各颜色彼此相互区分的视感觉特性。各颜色彼此相互区分的视感觉特性。色调用红、黄、蓝、紫等说明每一种色的范围。色调用红、黄、蓝、紫等说明每一种色的范围。明度明度V：颜色相对明暗的视感觉特性。颜色相对明暗的视感觉特性。亮度越大，亮度越大，或或r、越大，则明度越大。越大，则明度越大

38、。彩度彩度C：颜色的纯洁性。颜色的纯洁性。单色光最饱和，即彩度最高；物体的反射或透射选择性越单色光最饱和，即彩度最高；物体的反射或透射选择性越强，彩度越高。强，彩度越高。浙江理工大学理学院物理系浙江理工大学理学院物理系 制作：制作：制作：制作：石永锋石永锋 浙江理工大学科学与艺术学院浙江理工大学科学与艺术学院 制作：制作：制作：制作：石永锋石永锋6868 3.3.颜色的混合颜色的混合颜色的混合颜色的混合 颜色混合法颜色混合法颜色混合法颜色混合法 加色法：加色法：光源色的相加混合。光源色的相加混合。减色法：减色法：染料、涂料的物体色减法混合。染料、涂料的物体色减法混合。三原色三原色三原色三原色

39、加色法三原色：加色法三原色：可以获得最多的相加混合色的三种颜色。可以获得最多的相加混合色的三种颜色。红色红色(700nm)、绿色绿色(546.1nm)、蓝色蓝色(435.8nm)补色补色补色补色 补色：补色：某一颜色与另外一种颜色以适当比例混合可得到白色某一颜色与另外一种颜色以适当比例混合可得到白色或灰色，称这两种颜色为互补色。或灰色，称这两种颜色为互补色。浙江理工大学理学院物理系浙江理工大学理学院物理系 制作：制作：制作：制作：石永锋石永锋 浙江理工大学科学与艺术学院浙江理工大学科学与艺术学院 制作：制作：制作：制作：石永锋石永锋6969 每一种颜色都有一种相应的补色。每一种颜色都有一种相应

40、的补色。红色红色(700nm)的补色为青色、绿色的补色为青色、绿色(546.1nm)的补色为品红的补色为品红色、蓝色色、蓝色(435.8nm)的补色为黄色，称的补色为黄色，称青色青色、品红色品红色、黄色黄色为为减色法三原色减色法三原色。颜色混合举例颜色混合举例颜色混合举例颜色混合举例 相加混合相加混合（光源色）（光源色）红红绿绿蓝蓝黄黄品红品红青青 相减混合相减混合（物体色）（物体色）青青品红品红黄黄蓝蓝红红绿绿 浙江理工大学理学院物理系浙江理工大学理学院物理系 制作：制作：制作：制作：石永锋石永锋 浙江理工大学科学与艺术学院浙江理工大学科学与艺术学院 制作：制作：制作：制作：石永锋石永锋70

41、70二、颜色定量二、颜色定量二、颜色定量二、颜色定量 表色系统（或色度系统）：表色系统（或色度系统）：使用规定的符号，按一系列规定使用规定的符号，按一系列规定和定义表示颜色的系统。和定义表示颜色的系统。两大类表色系统：两大类表色系统：两大类表色系统：两大类表色系统：用以光的等色实验结果为依据的，由进入人眼能引起有彩用以光的等色实验结果为依据的，由进入人眼能引起有彩色或无彩色感觉的可见辐射表示的体系，即以色刺激表示的体色或无彩色感觉的可见辐射表示的体系，即以色刺激表示的体系，国际照明委员会（系，国际照明委员会（CIE）1931标准色度系统标准色度系统就是这种体系就是这种体系的代表。的代表。建立在

42、对表面颜色直接评价基础上，用构成等感觉指标的建立在对表面颜色直接评价基础上，用构成等感觉指标的颜色图册表示的体系，如颜色图册表示的体系，如孟塞尔表色系统孟塞尔表色系统等。等。浙江理工大学理学院物理系浙江理工大学理学院物理系 制作：制作：制作：制作：石永锋石永锋 浙江理工大学科学与艺术学院浙江理工大学科学与艺术学院 制作：制作：制作：制作：石永锋石永锋7171 孟塞尔表色系统：孟塞尔表色系统：孟塞尔于孟塞尔于1905年创立了采用颜色图册的表年创立了采用颜色图册的表色系统，它就是用色系统，它就是用孟塞尔颜色立体模型孟塞尔颜色立体模型所规定的色调、明度和所规定的色调、明度和彩度来表示物体色的表色系统

43、。彩度来表示物体色的表色系统。孟塞尔颜色立体模型孟塞尔颜色立体模型明度值为明度值为5时的孟塞尔颜色时的孟塞尔颜色立体模型立体模型 浙江理工大学理学院物理系浙江理工大学理学院物理系 制作：制作：制作：制作：石永锋石永锋 浙江理工大学科学与艺术学院浙江理工大学科学与艺术学院 制作：制作：制作：制作：石永锋石永锋7272 这是用表示色的三个独立的主观属性，即这是用表示色的三个独立的主观属性，即色调（色调（H）、明度明度（V）和和彩度（彩度（C），按照视知觉上的等距指标排列起来进行，按照视知觉上的等距指标排列起来进行颜色分类和标定的。它是目前颜色分类和标定的。它是目前国际上通用的物体色的表色系国际上通

44、用的物体色的表色系统统。色调（色调（H）明度（明度（V）彩度（彩度（C）浙江理工大学理学院物理系浙江理工大学理学院物理系 制作：制作：制作：制作：石永锋石永锋 浙江理工大学科学与艺术学院浙江理工大学科学与艺术学院 制作：制作：制作：制作：石永锋石永锋7373 10种孟塞尔色调种孟塞尔色调：主色调主色调有有红红(R)、黄黄(Y)、绿绿(G)、蓝蓝(B)和和紫紫(P)，中间色调中间色调有有黄红黄红(YR)、绿黄绿黄(GY)、蓝绿蓝绿(BG)、紫蓝紫蓝(PB)和和红紫红紫(RP)。RYGBPYRGYBGPBRP10个等级个等级55 浙江理工大学理学院物理系浙江理工大学理学院物理系 制作：制作：制作：

45、制作：石永锋石永锋 浙江理工大学科学与艺术学院浙江理工大学科学与艺术学院 制作：制作：制作：制作：石永锋石永锋7474 中央轴代表无彩色（中性色）的中央轴代表无彩色（中性色）的明度等级明度等级，理想白色为理想白色为10，理想黑色为理想黑色为0。19 离开中央轴的水平距离表示离开中央轴的水平距离表示彩度变化彩度变化。中央轴上中性色的彩中央轴上中性色的彩度为度为0，离开中央轴越远彩度越大离开中央轴越远彩度越大。50 2 4 6 81012141618最饱和颜色的彩度为最饱和颜色的彩度为20。浙江理工大学理学院物理系浙江理工大学理学院物理系 制作：制作：制作：制作：石永锋石永锋 浙江理工大学科学与艺

46、术学院浙江理工大学科学与艺术学院 制作：制作：制作：制作：石永锋石永锋7575 任何一种物体色都可以用孟塞任何一种物体色都可以用孟塞尔表色系统标定，尔表色系统标定，方法是方法是先写出先写出色调色调H，然后写明度值，然后写明度值V，再在，再在斜线后面写出彩度斜线后面写出彩度C，即即 例如：例如：孟塞尔标号为孟塞尔标号为10Y8/12的颜色。的颜色。无彩色用无彩色用N符号表示，且在符号表示，且在N后面给出明度值后面给出明度值V，斜线后空白，斜线后空白，即即 例如：例如：孟塞尔标号为孟塞尔标号为N5/的中性色。的中性色。浙江理工大学理学院物理系浙江理工大学理学院物理系 制作：制作：制作：制作：石永锋

47、石永锋 浙江理工大学科学与艺术学院浙江理工大学科学与艺术学院 制作：制作：制作：制作：石永锋石永锋7676三、光源的色温和显色性三、光源的色温和显色性三、光源的色温和显色性三、光源的色温和显色性 1.1.光源的色温光源的色温光源的色温光源的色温 当黑体连续加热时，它的相对光谱功率分布的最大值将向短当黑体连续加热时，它的相对光谱功率分布的最大值将向短波方向移动，相应的光色将按红波方向移动，相应的光色将按红黄黄白白蓝的顺序变化。蓝的顺序变化。由于一定温度的黑体辐射对应确定的光色，所以人们由于一定温度的黑体辐射对应确定的光色，所以人们用黑体用黑体加热到不同温度时所发出的不同光色来表示光源的颜色加热到

48、不同温度时所发出的不同光色来表示光源的颜色。色温色温Tc：当光源的颜色和黑体在某一温度下发出的光色相同当光源的颜色和黑体在某一温度下发出的光色相同时，黑体的温度就称为该光源的色温。时，黑体的温度就称为该光源的色温。浙江理工大学理学院物理系浙江理工大学理学院物理系 制作：制作：制作：制作：石永锋石永锋 浙江理工大学科学与艺术学院浙江理工大学科学与艺术学院 制作：制作：制作：制作：石永锋石永锋7777（a）（b）（c）（a）蜡烛蜡烛色温为色温为800900K，呈红色；，呈红色；（b）熔化的钢水熔化的钢水色温色温3000K左右，呈黄白色；左右，呈黄白色；（c）切割金属用）切割金属用氧炔焰氧炔焰，色温

49、，色温5000K左右，呈白色。左右，呈白色。浙江理工大学理学院物理系浙江理工大学理学院物理系 制作：制作：制作：制作：石永锋石永锋 浙江理工大学科学与艺术学院浙江理工大学科学与艺术学院 制作：制作：制作：制作：石永锋石永锋7878 色温在色温在5300K以上以上时称时称冷色型冷色型；色温在；色温在3300 5300K之间之间时称时称中间色型中间色型；色温；色温低于低于3300K时称为时称为暖色型暖色型。例如：例如：日光色温为日光色温为5300 5800K；40W荧光灯色温为荧光灯色温为3000 7500K；40W白炽灯色温为白炽灯色温为2700K。光源色光源色相关色温相关色温(K)暖暖 色色中

50、间色中间色人工光源色分类及适用场所人工光源色分类及适用场所5300适用场合适用场合办公室、图书馆等办公室、图书馆等高照度水平或白天需要补充自然光的房间高照度水平或白天需要补充自然光的房间 浙江理工大学理学院物理系浙江理工大学理学院物理系 制作：制作：制作：制作：石永锋石永锋 浙江理工大学科学与艺术学院浙江理工大学科学与艺术学院 制作：制作：制作：制作：石永锋石永锋79792.2.光源的显色性光源的显色性光源的显色性光源的显色性 物体色在不同照明条件下的颜色感觉有可能要发生变化，物体色在不同照明条件下的颜色感觉有可能要发生变化，这种变化可用光源的这种变化可用光源的显色性显色性来评价。来评价。光源