2014年一级建筑师物理与设备知识辅导：建筑采光和照明原理2

　　二、装饰材料的光学性质

　　人们在建筑物内所看到的光，可分成直达光和间接光。直达光是由光源直接照射的结果，间接光是经过各界面或其他物体反射后到达的光。直达光如果是经过透光材料到达，就成为透射光。不同材料对光的反射和透射的性能不同，因此，选用不同的材料，就会在建筑空间形成不同的光照效果。在光传播过程中，达到不同介质(如玻璃、墙等)时，入射光通量φ中的一部分被反射回原先的介质中。这部分光通量称为反射光通量;一部分被入射的介质所吸收，称为吸收光通量;另有一部分则透过介质进入另一侧空间，称为透射光通量。根据能量守恒定律，这三部分光通量之和应等于入射光通量，即φ=φρ+φα+φτ

　　(一)反射比、透射比与吸收比

　　1.反射比

　　指被照面反射光通量与入射光通量之比，用符号ρ表示，无量纲：ρ=φρ/φ(2―8)

　　例如：石膏的反射比为0.91，白乳胶漆表面的反射比为0.84，水泥砂浆抹面的反射比为0.32，白色抛光铝板的反射比为0.83～0.87等。

　　2.透射比

　　指经过被照面(物)透射的光通量与入射光通量之比，用符号τ表示，无量纲：τ=φτ/φ(2-9)

　　例如，3～6mm厚的普通玻璃的透射比为0.78―0.82，3～6mm厚的磨砂玻璃的透射比为0.55～0.60，lmm厚的乳白玻璃的透射比为0.60，2～6mm厚的五色有机玻璃的透射比为0.85等。

　　3.吸收比

　　指被照面(物)吸收的光通量与入射光通量之比，用符号α表示，无量纲：α=φα/φ(2―10)

　　4.反射比，透射比与吸收比的关系：ρ+τ+α=1(2―11)

　　(二)光的反射与透射规律

　　1.光的定向反射

　　光线射到非常光滑的不透明材料，如玻璃镜、磨光的金属等表面时，就会发生定向反射，也称镜面反射。它遵循定向反射定律：即入射光线，反射光线与反射面的法线处在同一平面上，且入射角等于反射角。但是反射光的亮度和发光强度都比入射光有所降低，因为有一部分光能被吸收或透射。因此，反射后的亮度IP和发光强度/P成为：Lρ=L?ρ(2-12),Iρ=I?ρ(2-13)

　　式中L――光源原有的亮度;

　　I――光源原有的发光强度;

　　ρ――材料的光反射比。

　　发生定向反射时，在反射光线的方向上，可以清晰地看到光源的影像。但在需要避免眩光的场合，应注意由于光滑表面产生的定向反射所形成的眩光。

　　2.光的扩散反射

　　(1)均匀扩散反射

　　均匀扩散反射材料(如石膏、氧化镁等)以及大部分粗糙、无光泽的建材，如粉刷、砖墙等，将入射光线均匀地向半空间反射。在各个方向和角度，反射光的亮度完全相同，可又看不见光源。

　　这类材料的表面发光强度遵循朗伯余弦定律：Iθ=I0cosθ(2―14)

　　式中Io――材料表面法线方向的发光强度;

　　θ――法线与某一反射方向的夹角。

　　经过均匀扩散后的亮度为：L=E?ρ/π(2―15)

　　式中L――亮度，cd/m‘;

　　E――照度，Ix;

　　ρ――材料反射比。

　　如果亮度采用的是另一个单位阿熙提(asb)，1asb=cd/┫，则有：L=E?Ρ(2―16)

　　(2)定向扩散反射

　　定向扩散反射材料如油漆表面，较粗糙的金属表面等大部分材料，在反射方向能看到I光源的大致影像。

　　3.光的定向透射

　　光线照到玻璃、有机玻璃等光滑、透明的材料上时，会发生定向透射。如果材料的两个表面相互平行，则透过光线和入射光线方向保持一致，见图2―6.但是透射后的亮度Lτ和光强Iτ，将减弱成为：Lτ=L?τ(2-17)，Iτ=I?τ(2-18)

　　式中τ――材料的透射比。

　　如果玻璃不够透明，或者表面不平行，比如凹凸不平的压花玻璃，则透射光线会偏离原方向，使得光源影像模糊不清，但仍能使部分光线透射过去，保持一定的采光效果。

　　4.光的扩散透射

　　半透明材料(如乳白玻璃、半透明塑料等)，可使入射光线发生扩散透射，即透射光线所占的立体角比入射光线有所扩大，看不清光源的影像。扩散透射可分成均匀扩散透射和定向扩散透射两类。

　　(1)均匀扩散透射

　　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Lτ，有所降低，成为：Lτ=E?τ/π(2-19)

　　式中L――亮度(cd/m‘);

　　E――照度(1x);

　　τ――材料的透射比。

　　若亮度采用的是另一单位阿熙提(asb)，则：Lτ(asf)=E?τ(2-20)

　　至于发光强度，均匀扩散透射后的发光强度的分布，亦遵循朗伯余弦定理：Iθ=I0?cosθ(2―21)

　　式中Io――法线方向的发光强度;

　　θ――法线与所求方向的夹角。

　　(2)定向扩散透射

　　定向扩散透射材料如磨砂玻璃等，光线透过它时，可以看到光源的大致影像，但轮廓不清晰。

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