1、光光學(xué)設(shè)計(jì)學(xué)設(shè)計(jì)基基礎(chǔ)礎(chǔ)理理論論第第2講講 光度學(xué)基礎(chǔ)光度學(xué)基礎(chǔ)l1 可見光可見光l2 人的視覺人的視覺l3 光度學(xué)基礎(chǔ)光度學(xué)基礎(chǔ)1 可見光可見光l粒子粒子-反射、折射、吸收反射、折射、吸收幾何光學(xué)幾何光學(xué)l波動波動-干涉、衍射、偏振（橫波）干涉、衍射、偏振（橫波）-波動光學(xué)波動光學(xué)電磁波電磁波l波粒二象性波粒二象性光量子（愛因斯坦光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)解釋）光量子（愛因斯坦光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)解釋）紅紅 780nm630nm橙橙 630nm590nm黃黃 590nm570nm綠綠 570nm500nm青青 500nm460nm藍(lán)藍(lán) 460nm430nm紫紫 430nm380nm1 可見光可見光l可見光譜可見光

2、譜：在電磁輻射范圍內(nèi)，只有從380-780 (nm) 波長的電磁輻射能夠引起人的視覺，這段波長叫做可見光譜。1 可見光可見光l光學(xué)輻射光學(xué)輻射：指波長為：指波長為 1納米到納米到1毫米范圍的電磁輻射，毫米范圍的電磁輻射，它主要包括紫外輻射、可見輻射和紅外輻射等部分。它主要包括紫外輻射、可見輻射和紅外輻射等部分。分為：分為：可見輻射可見輻射和和不可見輻射不可見輻射。l可見輻射（可見輻射（可見光可見光）：l 對于人來說，能為眼睛感受并產(chǎn)生視覺的光學(xué)輻對于人來說，能為眼睛感受并產(chǎn)生視覺的光學(xué)輻射稱為可見輻射。這種來及外界的可見光輻射刺激人射稱為可見輻射。這種來及外界的可見光輻射刺激人的視覺器官，在腦

3、中產(chǎn)生光、顏色、形狀等視覺印象，的視覺器官，在腦中產(chǎn)生光、顏色、形狀等視覺印象，而獲得對外界的認(rèn)識。而獲得對外界的認(rèn)識。l不可見輻射（紫外線、紅外線）不可見輻射（紫外線、紅外線）：l 不能為眼睛感受，也不產(chǎn)生視覺的光學(xué)輻射稱為不能為眼睛感受，也不產(chǎn)生視覺的光學(xué)輻射稱為不可見輻射。這種輻射刺激眼睛時(shí)不產(chǎn)生視覺，而作不可見輻射。這種輻射刺激眼睛時(shí)不產(chǎn)生視覺，而作用在皮膚上有時(shí)會產(chǎn)生其它感覺，如紫外線產(chǎn)生疼痛用在皮膚上有時(shí)會產(chǎn)生其它感覺，如紫外線產(chǎn)生疼痛感覺，紅外線長生灼熱感覺。感覺，紅外線長生灼熱感覺。2 人的視覺人的視覺1 1、視覺、視覺l光作用于視覺器官，使其感受細(xì)胞興奮，其信光作用于視覺器官

4、，使其感受細(xì)胞興奮，其信息經(jīng)視覺神經(jīng)系統(tǒng)加工后便產(chǎn)生息經(jīng)視覺神經(jīng)系統(tǒng)加工后便產(chǎn)生視覺視覺。人的視人的視覺器官不但反映光的強(qiáng)度，而且也能反映光的覺器官不但反映光的強(qiáng)度，而且也能反映光的波長特性。前者表現(xiàn)為亮度的感覺，后者表現(xiàn)波長特性。前者表現(xiàn)為亮度的感覺，后者表現(xiàn)為顏色的感覺。為顏色的感覺。l通過視覺，人和動物感知外界物體的通過視覺，人和動物感知外界物體的大小、明大小、明暗、顏色、動靜，暗、顏色、動靜，獲得對機(jī)體生存具有重要意獲得對機(jī)體生存具有重要意義的各種信息，至少有義的各種信息，至少有8080以上的外界信息經(jīng)以上的外界信息經(jīng)視覺獲得，視覺是人和動物最重要的感覺。視覺獲得，視覺是人和動物最重要

5、的感覺。2 人的視覺人的視覺 視神經(jīng)盤（視神經(jīng)乳頭） （盲點(diǎn)） 黃斑（密集著椎體細(xì)胞的區(qū)域，顏色呈黃色）中央凹（最敏感的地方）視神經(jīng)乳頭雙極細(xì)胞雙極細(xì)胞神經(jīng)節(jié)神經(jīng)節(jié)細(xì)胞細(xì)胞桿體細(xì)胞桿體細(xì)胞錐體細(xì)胞錐體細(xì)胞錐體與桿體細(xì)錐體與桿體細(xì)胞的混合系統(tǒng)胞的混合系統(tǒng)2 人的視覺人的視覺l光線進(jìn)入人眼的視網(wǎng)膜,桿狀細(xì)胞和錐狀細(xì)胞起作用。l桿體細(xì)胞和錐體細(xì)胞經(jīng)電化學(xué)作用產(chǎn)生脈沖信號。l脈沖信號通過視神經(jīng)傳送到大腦。l從而產(chǎn)生視覺效應(yīng)，使人們能看到物體。1.2 人的視覺人的視覺2、人眼視網(wǎng)膜上有二種感光細(xì)胞：、人眼視網(wǎng)膜上有二種感光細(xì)胞：桿體細(xì)桿體細(xì)胞胞和和錐體細(xì)胞錐體細(xì)胞。l 桿體細(xì)胞：只在較暗條件下（在亮度為

6、桿體細(xì)胞：只在較暗條件下（在亮度為0.001cd/m2以下）起作用，適宜于微光視覺，以下）起作用，適宜于微光視覺，感光靈敏度高，僅能分辨明暗，不能分辨顏色感光靈敏度高，僅能分辨明暗，不能分辨顏色和細(xì)節(jié)。和細(xì)節(jié)。桿體細(xì)胞不能分辨色彩的原因是因?yàn)闂U體細(xì)胞不能分辨色彩的原因是因?yàn)樗缓幸环N類型的感光色素，這些感光細(xì)胞它只含有一種類型的感光色素，這些感光細(xì)胞集中在視網(wǎng)膜的外圍部分，引起的是外圍視覺。集中在視網(wǎng)膜的外圍部分，引起的是外圍視覺。2 人的視覺人的視覺l 錐體細(xì)胞錐體細(xì)胞: 在光亮（亮度為在光亮（亮度為3cd/m2以上）條件以上）條件下，能夠分辨顏色和物體的細(xì)節(jié)。下，能夠分辨顏色和物體的細(xì)節(jié)

7、。l 其原因：在高亮度條件下，桿體細(xì)胞響應(yīng)飽和，其原因：在高亮度條件下，桿體細(xì)胞響應(yīng)飽和，視覺完全由錐體細(xì)胞引起，錐體細(xì)胞可能含有視覺完全由錐體細(xì)胞引起，錐體細(xì)胞可能含有敏紅素敏紅素、敏綠素敏綠素和和敏藍(lán)素敏藍(lán)素三種感光色素中的一三種感光色素中的一種，分別稱為種，分別稱為L型（長波，型（長波，590nm）、）、M型（中型（中波，波，540nm）以及）以及S型（短波，型（短波，450nm）錐體）錐體細(xì)胞。由于光譜靈敏度不同，這些感光色素使細(xì)胞。由于光譜靈敏度不同，這些感光色素使我們能夠區(qū)分色彩。錐體細(xì)胞集中在視網(wǎng)膜的我們能夠區(qū)分色彩。錐體細(xì)胞集中在視網(wǎng)膜的中心部分，密度在外圍下降。錐體細(xì)胞靈敏度

8、中心部分，密度在外圍下降。錐體細(xì)胞靈敏度較低但空間分辨率較高。較低但空間分辨率較高。2 人的視覺人的視覺3、明視覺、暗視覺、中間視覺明視覺、暗視覺、中間視覺l 1912，馮，馮凱斯（凱斯（J. Von Kries）根據(jù)上述現(xiàn)象，）根據(jù)上述現(xiàn)象，提出了視覺的二重功能學(xué)說，認(rèn)為視覺有兩重提出了視覺的二重功能學(xué)說，認(rèn)為視覺有兩重功能：視網(wǎng)膜中央的功能：視網(wǎng)膜中央的“錐體細(xì)胞視覺錐體細(xì)胞視覺”和視網(wǎng)和視網(wǎng)膜邊緣的膜邊緣的“桿體細(xì)胞視覺桿體細(xì)胞視覺”，也叫做，也叫做“明視覺明視覺”和和“暗視覺暗視覺”。l當(dāng)環(huán)境亮度介于當(dāng)環(huán)境亮度介于0.001cd/m2 和和3cd/m2 之間稱之間稱為為中間視覺中間視覺

9、。此時(shí)視網(wǎng)膜上的錐體細(xì)胞和桿體。此時(shí)視網(wǎng)膜上的錐體細(xì)胞和桿體細(xì)胞同時(shí)起作用，藍(lán)光比紅光更為明亮。細(xì)胞同時(shí)起作用，藍(lán)光比紅光更為明亮。1.2 人的視覺人的視覺總結(jié)：總結(jié)：視網(wǎng)膜視網(wǎng)膜 ：桿體細(xì)胞：桿體細(xì)胞 + + 錐體細(xì)胞錐體細(xì)胞 p 桿體細(xì)胞桿體細(xì)胞感光靈敏度高（暗視覺感光靈敏度高（暗視覺 ），）， 不能分辨細(xì)節(jié)，不能分辨細(xì)節(jié)， 不能分辨色彩。不能分辨色彩。p 錐體細(xì)胞：感光靈敏度低（明視覺錐體細(xì)胞：感光靈敏度低（明視覺 ），）， 能分辨細(xì)節(jié)，能分辨細(xì)節(jié)， 能分辨色彩。能分辨色彩。錐體細(xì)胞可分錐體細(xì)胞可分敏紅、敏綠、敏藍(lán)敏紅、敏綠、敏藍(lán)細(xì)胞細(xì)胞2 人的視覺人的視覺l4、視覺適應(yīng)、視覺適應(yīng)l在變

10、化的各種亮度、光譜分布、視覺刺在變化的各種亮度、光譜分布、視覺刺激下，視覺系統(tǒng)會相應(yīng)地做出調(diào)整以適激下，視覺系統(tǒng)會相應(yīng)地做出調(diào)整以適應(yīng)這種變化過程。應(yīng)這種變化過程。l明適應(yīng)明適應(yīng)：黑暗環(huán)境到明亮環(huán)境：黑暗環(huán)境到明亮環(huán)境l暗適應(yīng)暗適應(yīng)：明亮環(huán)境到黑暗環(huán)境：明亮環(huán)境到黑暗環(huán)境明適應(yīng)的時(shí)間較短，通常為10-3 s-2 min 暗適應(yīng)的時(shí)間較長，通常為20分鐘到一個(gè)小時(shí)引起光感覺的最小亮引起光感覺的最小亮度和最低光出射角度度和最低光出射角度應(yīng)用：隧道路燈照明3 光度學(xué)基礎(chǔ)光度學(xué)基礎(chǔ)l3.1 輻射度學(xué)與光度學(xué)輻射度學(xué)與光度學(xué)l3.2 輻通量與光通量輻通量與光通量l3.3 發(fā)光強(qiáng)度發(fā)光強(qiáng)度l3.4 亮度亮

11、度l3.5 光出射度光出射度l3.6 照度照度l3.7 發(fā)光效率發(fā)光效率l3.8 各個(gè)物理量的關(guān)聯(lián)各個(gè)物理量的關(guān)聯(lián)3.1 輻射度學(xué)與光度學(xué)輻射度學(xué)與光度學(xué)l輻射度學(xué)（輻射度學(xué)（Radiometry）：當(dāng)外界物理輻射以：當(dāng)外界物理輻射以能量能量（或功率）為單位來評價(jià)時(shí)，定義為輻射（或功率）為單位來評價(jià)時(shí)，定義為輻射量，這是純物理量，屬于輻射度學(xué)研究的范疇。量，這是純物理量，屬于輻射度學(xué)研究的范疇。l光度學(xué)（光度學(xué)（Photometry）：物理輻射作用在觀察：物理輻射作用在觀察者的視覺器官是產(chǎn)生光的感覺，當(dāng)者的視覺器官是產(chǎn)生光的感覺，當(dāng)輻射量與人輻射量與人眼的視覺特性相聯(lián)系而被評價(jià)眼的視覺特性相聯(lián)

12、系而被評價(jià)時(shí)，定義為光度時(shí)，定義為光度量，屬于光度學(xué)研究的范疇。光度學(xué)處理的是量，屬于光度學(xué)研究的范疇。光度學(xué)處理的是光亮度的視覺，測量的是光亮度的視覺，測量的是視覺響應(yīng)視覺響應(yīng)。3.1 輻射度學(xué)與光度學(xué)輻射度學(xué)與光度學(xué)3.2 輻通量與光通量輻通量與光通量l1、輻通量輻通量e （輻射功率）：單位時(shí)間內(nèi)光源發(fā)出或通過一定接收截面的輻射能，單位為W（瓦特）。dee)(譜密度，譜密度，光譜分布光譜分布3.2 輻通量與光通量輻通量與光通量)(SdSKSe)()()(SKSe3.2 輻通量與光通量輻通量與光通量3.2 輻通量與光通量輻通量與光通量3.2 輻通量與光通量輻通量與光通量l2、光譜光效率函數(shù)、

13、光譜光效率函數(shù)l用來度量輻射能所引起的視覺能力的量稱用來度量輻射能所引起的視覺能力的量稱為為光譜光效率函數(shù)光譜光效率函數(shù)，（即光譜不同波長的，（即光譜不同波長的能量對人眼產(chǎn)生光感覺的效率）能量對人眼產(chǎn)生光感覺的效率） 。它主。它主要是評價(jià)人體視覺對各種顏色的靈敏度。要是評價(jià)人體視覺對各種顏色的靈敏度。l光譜光效率函數(shù)是光度學(xué)計(jì)算的重要依據(jù)。光譜光效率函數(shù)是光度學(xué)計(jì)算的重要依據(jù)。1933年國際計(jì)量委員會采用光譜光效率年國際計(jì)量委員會采用光譜光效率函數(shù)作為光度量的標(biāo)準(zhǔn)。函數(shù)作為光度量的標(biāo)準(zhǔn)。1.3.2 輻通量與光通量輻通量與光通量International Commission on Illumi

14、nation （國際照明委員會），簡稱（國際照明委員會），簡稱 CIE 一般用一般用 表示明視覺的光譜光效率函數(shù)；表示明視覺的光譜光效率函數(shù)；)(V 明視覺光譜光效率函數(shù)明視覺光譜光效率函數(shù) 是是1924年國際照明委員會年國際照明委員會(CIE)根據(jù)吉普遜根據(jù)吉普遜(Gibson)等幾組科學(xué)家對等幾組科學(xué)家對200多名觀察者測定的多名觀察者測定的結(jié)果推薦的，適合于結(jié)果推薦的，適合于2度視場觀察條件，其峰值在度視場觀察條件，其峰值在555nm，也就是說對波長為也就是說對波長為555nm的的黃綠光黃綠光的感受效率最高，同樣的感受效率最高，同樣對其它波長的光的感受效率較低。對其它波長的光的感受效率較

15、低。)(V 暗視覺光譜光效率函數(shù)暗視覺光譜光效率函數(shù) (Scotopic Vision)是是CIE于于1951年推薦的，是在克拉福特年推薦的，是在克拉福特(Craford)和沃爾特和沃爾特(Wald)實(shí)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上綜合后推出的，它的峰值在驗(yàn)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上綜合后推出的，它的峰值在507nm，也就是，也就是說對波長為說對波長為507nm的的藍(lán)綠光藍(lán)綠光的感受效率最高。的感受效率最高。)(V一般用一般用 表示暗視覺的光譜光效率函數(shù)；表示暗視覺的光譜光效率函數(shù)；)(V 光譜光視效率光譜光視效率3.2 輻通量與光通量輻通量與光通量光譜光效率函數(shù)歸一化：光譜光效率函數(shù)歸一化： 光譜光視效率與波長的關(guān)系曲線。

16、引起的明亮感覺的程度的單色輻射所波長的相對值代表等能光譜和)(V)(V)(V)(V在月色朦朧的夜晚，在月色朦朧的夜晚，總感到周圍一切籠罩總感到周圍一切籠罩一層藍(lán)灰色的色彩一層藍(lán)灰色的色彩WmvWvmeeV1)(1)(| )(| )()(3.2 輻通量與光通量輻通量與光通量3、光通量光通量（Flux）v（流明，（流明，lm）l按照按照CIECIE標(biāo)準(zhǔn)光度觀察者標(biāo)準(zhǔn)光度觀察者的視覺特性來評價(jià)的輻的視覺特性來評價(jià)的輻射通量，即為光通量，它表示光源的發(fā)光能力。射通量，即為光通量，它表示光源的發(fā)光能力。dVKemv)()()()()(VKemvKm為輻射的光譜光效能的最大值，單位：流明每瓦特（為輻射的光

17、譜光效能的最大值，單位：流明每瓦特（lm/W）。）。）（此時(shí)暗視覺：）（此時(shí)明視覺：nm507/1753nm555/683WlmKWlmKmm3.2 輻通量與光通量輻通量與光通量3.2 輻通量與光通量輻通量與光通量例如：對于例如：對于555nm的綠光，的綠光， 1瓦特瓦特=683流明，流明，440nm的光的視覺函數(shù)為的光的視覺函數(shù)為0.023，那么，那么，1W的的440nm的光對應(yīng)多少流明？的光對應(yīng)多少流明？)()()(VKemv683 lm/W*1W*0.023=15.71 lm3.2 輻通量與光通量輻通量與光通量l常用燈具的電功率與光通量3.3 發(fā)光強(qiáng)度發(fā)光強(qiáng)度l發(fā)光強(qiáng)度發(fā)光強(qiáng)度（Lumi

18、nous Intensity）：點(diǎn)光源點(diǎn)光源在給定方向上在給定方向上單位立體角單位立體角內(nèi)發(fā)射的光通量，也內(nèi)發(fā)射的光通量，也可解釋為在一定方向上單位立體角內(nèi)所發(fā)出的可解釋為在一定方向上單位立體角內(nèi)所發(fā)出的光通量。光通量。 單位：流明單位：流明/球面度（球面度（lm/sr）或）或坎德坎德拉（拉（cd）。 坎德拉是國際單位制（坎德拉是國際單位制（SI）的基本單位）的基本單位，等于一個(gè)發(fā)射等于一個(gè)發(fā)射頻率頻率5.4X1014Hz（555nm）的單色光，輻射強(qiáng)度為）的單色光，輻射強(qiáng)度為1/683(W/sr)的光源的發(fā)光強(qiáng)度。的光源的發(fā)光強(qiáng)度。 注意：發(fā)光強(qiáng)度的概念不能直接應(yīng)用于不可看作為注意：發(fā)光強(qiáng)度

19、的概念不能直接應(yīng)用于不可看作為點(diǎn)光源的眾多光源。點(diǎn)光源的眾多光源。ddIvv3.3 發(fā)光強(qiáng)度發(fā)光強(qiáng)度國際單位制（SI）7個(gè)基本單位l長度單位米(m)l質(zhì)量單位千克(kg)l時(shí)間單位秒(s)l電流單位安培(A)l熱力學(xué)溫度單位開爾文(K)l物質(zhì)的量單位摩爾(mol)l發(fā)光強(qiáng)度單位坎德拉(cd)3.3 發(fā)光強(qiáng)度發(fā)光強(qiáng)度l國際單位制（SI）2個(gè)輔助單位l平面角單位弧度（1rad=180/3.142）l立體角單位球面度（sr）a弧長r半徑ra2rA)(4)(2srsr全空間：半空間：3.3 發(fā)光強(qiáng)度發(fā)光強(qiáng)度3.3 發(fā)光強(qiáng)度發(fā)光強(qiáng)度3.3 發(fā)光強(qiáng)度發(fā)光強(qiáng)度3.3 發(fā)光強(qiáng)度發(fā)光強(qiáng)度3.4 亮度亮度1、亮度

20、亮度（Luminance）：離開，到達(dá)或者離開，到達(dá)或者穿過某一表面，單位立體角單位投影面積穿過某一表面，單位立體角單位投影面積上的光通量上的光通量。單位：坎德拉每平方米。單位：坎德拉每平方米（cd/m2，也可用尼特（，也可用尼特（nt）表示）。）表示）。coscos*dSIdSIdSdddSddLvvvvIv是指擴(kuò)展光源表面的每塊面元是指擴(kuò)展光源表面的每塊面元dS沿某方向沿某方向r有一定的發(fā)光強(qiáng)度有一定的發(fā)光強(qiáng)度3.4 亮度亮度l亮度可描述亮度可描述有限尺寸的發(fā)光體有限尺寸的發(fā)光體發(fā)出的可見光在空間分布的發(fā)出的可見光在空間分布的情況，也可描述光路中的任意一個(gè)截面的光分布。情況，也可描述光路中

21、的任意一個(gè)截面的光分布。l一個(gè)不發(fā)光但反射的一個(gè)不發(fā)光但反射的物體明亮程度的視覺物體明亮程度的視覺可以用它對可以用它對某個(gè)某個(gè)光源發(fā)射光的反射光源發(fā)射光的反射來表征。來表征。l當(dāng)亮度低于當(dāng)亮度低于10-3cd/m2時(shí)，暗視覺其主要作用，若亮度超過時(shí)，暗視覺其主要作用，若亮度超過3cd/m2，則完全是明視覺。，則完全是明視覺。l從海平面上看太陽的平均亮度為從海平面上看太陽的平均亮度為1.6X109cd/m2l月亮的亮度大約是月亮的亮度大約是2500cd/m2l蠟燭的亮度約為（蠟燭的亮度約為（0.5-1.0）X104cd/m2l藍(lán)天的亮度為藍(lán)天的亮度為0.8X104cd/m2。l無月的夜空約無月的

22、夜空約10-4cd/m23.4 亮度亮度3.4 亮度亮度表 室內(nèi)外照明的亮度分布情況亮度（cd/m2）亮度分類1推薦的道路亮度2剛能識別人臉部特征的亮度51020能滿意辨認(rèn)50墻和天棚的優(yōu)選亮度優(yōu)選的作業(yè)亮度1002005001,000一般照明燈具允許的亮度值2,0005,00010,0003.4 亮度亮度2、朗伯（朗伯（Lambert）定律）定律余弦發(fā)射體、漫反射體余弦發(fā)射體、漫反射體 如果有一個(gè)面積為如果有一個(gè)面積為A的均勻發(fā)光面，它在某一方向上的亮的均勻發(fā)光面，它在某一方向上的亮度為度為L ，則它在這個(gè)方向上的發(fā)光強(qiáng)度，則它在這個(gè)方向上的發(fā)光強(qiáng)度I 應(yīng)為應(yīng)為cosALIcosALI：發(fā)光

23、面的法線與所指定的方向的夾角。假若這個(gè)發(fā)光面的法線與所指定的方向的夾角。假若這個(gè)面光源的亮度在各個(gè)方向上都相等面光源的亮度在各個(gè)方向上都相等，即亮度不依賴，即亮度不依賴于方向角，則于方向角，則現(xiàn)定義現(xiàn)定義I I0 0為這個(gè)面光源法線方向上的為這個(gè)面光源法線方向上的發(fā)光強(qiáng)度，即發(fā)光強(qiáng)度，即I I0 0LALA。上式變?yōu)?。上式變?yōu)閏os0 II3.4 亮度亮度一個(gè)朗伯發(fā)射面，它向空間兩個(gè)任意一個(gè)朗伯發(fā)射面，它向空間兩個(gè)任意 1 1和和 2 2之間所發(fā)出之間所發(fā)出的光通量：的光通量：對于半球體應(yīng)取對于半球體應(yīng)取 1 1=0=0， 2 2=90=90，可得，可得)2cos2(cos2sincos2co

24、s2100021IdIdI0I 若朗伯發(fā)射面的面積為若朗伯發(fā)射面的面積為A A，則因，則因I I0 0LALA，可得，可得LA 若朗伯發(fā)射面為漫反射的二次發(fā)光面，其入射照度為若朗伯發(fā)射面為漫反射的二次發(fā)光面，其入射照度為E E，則，則,EALALE3.4 亮度亮度l朗伯發(fā)光體：太陽（天空）、LEDl朗伯反射體：積雪、刷粉的白墻、粗糙白紙INI(a)INI(b)3.5 光出射度光出射度光出射度光出射度：光源表面上單位面積發(fā)出的光通量，單位為lm/m2。dSdvvM因透射或反射的二次發(fā)光面：vvvvEEM M透射發(fā)光反射發(fā)光上的照度為被照面的二次發(fā)光面透射比），為被照面的透射系數(shù)（反射比），為被照

25、面的反射系數(shù)（vE照度：被照面所接收到的光通量的表面密度，光出射度：發(fā)光面發(fā)出的光通量的表面密度。dLvvcosM3.5 光出射度光出射度l理想漫反射面的出射度理想漫反射面的出射度：) 1( ,MLLEvv 1 2 (a) (b) (c) 3.6 照度照度1、照度（、照度（Illuminance）：）：投射在單位面積上的光通量。單位：流明每平方米（lm/m2，也稱為勒克斯lx，即1lm/m2=1lx）dAdEvv注意：注意：1）1lx的照度是比較小的，在此照度下只能大致辨認(rèn)周圍的照度是比較小的，在此照度下只能大致辨認(rèn)周圍物體。物體。通常，滿月夜晚的地面照度約為通常，滿月夜晚的地面照度約為0.2

26、lx，白天采光良好的室，白天采光良好的室內(nèi)照度為內(nèi)照度為100500lx，晴朗的室外太陽非直射下的地面照度為，晴朗的室外太陽非直射下的地面照度為103104lx，而中午太陽直射下的地面照度可達(dá)，而中午太陽直射下的地面照度可達(dá)105lx。2）照度越高，眼睛分辨細(xì)節(jié)、低反差以及色調(diào)的能力越強(qiáng)照度越高，眼睛分辨細(xì)節(jié)、低反差以及色調(diào)的能力越強(qiáng)。因。因此，不同活動需要不同的照度級別。此，不同活動需要不同的照度級別。3.6 照度照度 在通常照明條件下，將在通常照明條件下，將20lx的平均照度取為非工作區(qū)的平均照度取為非工作區(qū)的最小照度的最小照度，它相當(dāng)于剛能識別人的臉部特征的約為，它相當(dāng)于剛能識別人的臉部

27、特征的約為1cd/m2的亮度。的亮度。 對于長期有人活動的房間，其對于長期有人活動的房間，其最小照度要求為最小照度要求為200lx的平均照度，此時(shí)能輕松而清楚的看到人的面部特征。的平均照度，此時(shí)能輕松而清楚的看到人的面部特征。 對于學(xué)習(xí)和辦公等場合，對于學(xué)習(xí)和辦公等場合，要求的最低有要求的最低有500lx的照度的照度。 對于工作區(qū)的照明對于工作區(qū)的照明，為獲得滿意的視覺效果，優(yōu)先，為獲得滿意的視覺效果，優(yōu)先選擇的照度范圍為選擇的照度范圍為10002000lx。但從經(jīng)濟(jì)和節(jié)能的角。但從經(jīng)濟(jì)和節(jié)能的角度考慮，對于一般的作業(yè)照明，所選擇的照度值比此度考慮，對于一般的作業(yè)照明，所選擇的照度值比此范圍低

28、。范圍低。3.6 照度照度表 對不同類型活動推薦的照度范圍活動類型照度(lx)方向指示和簡單的視覺工作（公共空間）30-100普通視覺工作（商業(yè)、工業(yè)和居室應(yīng)用）300-1000專門視覺工作，包括與很小或低反差物件有關(guān)的工作300010,0003.6 照度照度表 對各種場合和勞動形式的推薦照度值場合或活動推薦照度（lx）戶外和非工作區(qū)域20（在通常照明條件下非工作區(qū)的最小照度）通行區(qū)域，簡單定向或短暫停留100不連續(xù)用于工作目的的房間150視覺簡單的作業(yè)300一般視覺作業(yè)500對視覺有要求的作業(yè)750有困難的視覺要求的作業(yè)1000有特殊視覺要求的作業(yè)1500非常精確的視覺作業(yè)20003.6 照

29、度照度l日照環(huán)境下的照度3.6 照度照度l照度與易讀性3.6 照度照度2、點(diǎn)光源產(chǎn)生的照度、點(diǎn)光源產(chǎn)生的照度一般當(dāng)光源的最大尺寸不超過光源至被照平面間的最小距離的五分之一（立體角小于0.002sr）時(shí)，就可將此光源看作點(diǎn)光源。N平面的平面的P點(diǎn)照度點(diǎn)照度(法線照度法線照度)平方反平方反比定律比定律H平面的平面的P點(diǎn)照度點(diǎn)照度余弦定律余弦定律cos2lIdAdEvhvvh2lIdAdIdAdEvnvnvvn3.6 照度照度S1面：面：E1= = ；1Scos2SS2面：面：E2= ； 2S S1=S2 cos 顯而易見：顯而易見：E2=E1cos 將它與照度的平方反比定律將它與照度的平方反比定律

30、結(jié)合起來就有結(jié)合起來就有 ：E2S2E1S1d為光源到S1平面的垂直距離Icos2lIE 3.6 照度照度3222coscos)cos/(coshIhIlIdAdEvvvhvvhH平面的平面的P點(diǎn)照度點(diǎn)照度余弦立方定律余弦立方定律應(yīng)用：蝙蝠翼配光曲線計(jì)算應(yīng)用：蝙蝠翼配光曲線計(jì)算h為光源與被照平面的距離為光源與被照平面的距離如果如果H為水平面，則為水平面，則Evh可稱可稱為為P點(diǎn)的水平照度。點(diǎn)的水平照度。3.6 照度照度P點(diǎn)垂直照度（即點(diǎn)垂直照度（即V平面的平面的P點(diǎn)照度）點(diǎn)照度）EvvEvvEvvV平面平面sincossin)cos/(sin2222dIhIlIdAdEvvvvvvv法線照度法

31、線照度：2LIEncosnhEE 垂直面照度：垂直面照度：sinnpEE 水平面照度：水平面照度：3.6 照度照度l點(diǎn)光源的尺度要求點(diǎn)、線、面、體光源點(diǎn)、線、面、體光源3.6 照度照度23.6 照度照度l朗伯點(diǎn)光源照度計(jì)算0I42032coscoshIhIEcos0 II)(cos100cos1 . 01442lxEcmh103.6 照度照度3、多個(gè)點(diǎn)光源產(chǎn)生的照度、多個(gè)點(diǎn)光源產(chǎn)生的照度l一般的照明光源一般的照明光源不存在相干不存在相干的問題，因此當(dāng)有的問題，因此當(dāng)有n個(gè)點(diǎn)光源同時(shí)照射工作面時(shí)，個(gè)點(diǎn)光源同時(shí)照射工作面時(shí)，n個(gè)點(diǎn)光源產(chǎn)生的個(gè)點(diǎn)光源產(chǎn)生的照度等于每一點(diǎn)光源分別產(chǎn)生的照度的總和。照度

32、等于每一點(diǎn)光源分別產(chǎn)生的照度的總和。2cosnnnlIEIn光源在照度計(jì)算點(diǎn)方向的發(fā)光強(qiáng)度;n光源至照度計(jì)算點(diǎn)的連線與光源至照度計(jì)算平面的垂線之間夾角的余弦;ln光源至照度計(jì)算點(diǎn)的距離。3.6 照度照度4、面光源產(chǎn)生的照度、面光源產(chǎn)生的照度22coscoscos)cos(cosrSLdSdrSdLdSLdd由面元由面元dS（亮度為（亮度為L）發(fā)出并照射在面元）發(fā)出并照射在面元dS上的光通量為上的光通量為)(2coscos光源表面rLdSEdS和和dS的地位是對稱的，得到光的地位是對稱的，得到光源和被照面可以互易的結(jié)論，即若源和被照面可以互易的結(jié)論，即若dS是亮度為是亮度為L的面光源，它將產(chǎn)生的

33、面光源，它將產(chǎn)生同樣的光通量照射在同樣的光通量照射在dS上。上。3.6 照度照度5、平均平面照度、平均平面照度 當(dāng)照明器分布比較均勻，在被照面上各點(diǎn)產(chǎn)生的照當(dāng)照明器分布比較均勻，在被照面上各點(diǎn)產(chǎn)生的照度比較均勻時(shí)，平均照度能表征工作面上照明的數(shù)量和度比較均勻時(shí)，平均照度能表征工作面上照明的數(shù)量和質(zhì)量。此時(shí)，照明設(shè)計(jì)可以采用比較簡單的平均照度計(jì)質(zhì)量。此時(shí)，照明設(shè)計(jì)可以采用比較簡單的平均照度計(jì)算法而使得計(jì)算簡化。算法而使得計(jì)算簡化。 平均照度計(jì)算通常采用所謂平均照度計(jì)算通常采用所謂“流明法流明法”。這個(gè)方法。這個(gè)方法是計(jì)算落到工作面上的總光通量除以被照面的面積。是計(jì)算落到工作面上的總光通量除以被照面的面積。AEvv3.6 照度照度6. 非平面照度非平面照度 在照明設(shè)計(jì)中，照明質(zhì)量的主要指標(biāo)之一照在照明設(shè)計(jì)中，照明質(zhì)量的主要指標(biāo)之一照度水平通常指平面照度。但是，當(dāng)評價(jià)照明質(zhì)度水平通常指平面照度。但是，當(dāng)評價(jià)照明質(zhì)量時(shí)，