1.光的基本概念
光是电磁波。波长范围在(380~760)×10-9m的电磁波能使人眼产生光感,这部分电磁波称为可见光;波长大于760nm的红外、无线电波和波长小于380nm的紫外线、X射线都不能引起人眼的视觉反应。全部可见光混合在一起就形成日光(白色光)。
光作为电磁波的一部分,是可以度量的。但经验和试验都证明,不同波长的可见光在人眼中引起的光感是不同的。即使不同波长的可见光辐射的能量一样,但看起来明亮程度也不同。一般来说,人眼对波长为555nm的黄绿光最敏感。波长离555nm越远,人眼对其感光的灵敏度越差。用来衡量电磁波所引起视觉能力的量,称为光谱光视效能。任一波长的可见光光谱光视效能与555nm可见光的光谱光视效能之比,成为该波长的相对光谱光视效能。
2.基本光学度量单位
(1)光通量
光源在单位时间内向空间发射出使人产生光感觉(可见光的波长为380~760nm)的能量称为光通量,常用Φ表示,单位为lm(流明)。常用光源的光通量见表9-1。
(2)发光强度
单位立体角内的光通量称为发光强度,它表征光通量的空间密度,用符号I表示,单位是cd(坎德拉),即
I=dΦ/dω (9-1)
1cd=1lm/1sr (9-2)
式中 Φ——光源在ω立体角内所辐射出的光通量,单位是lm;
ω——光源发光范围的立体角,单位是sr。
表9-1 常用光源的光通量
立体角定义为球体表面积为半径R。所对应的圆心角,球体表面积为4πR2,所以一个圆球有4π个立体角。
(3)照度
投射到某个被照物体表面上的光通量Φ与被照面的表面积S之比称为被照面的照度,用符号E表示,单位是lx(勒克斯),表达式为
E=dΦ/dS (9-3)(www.xing528.com)
1lx=1lm/1m2 (9-4)
一般人在0.1lx时能看见附近的东西,在满月时的地面照度为0.2lx,建筑和市政工程电气设计规范中都规定了最低的照度标准,如教室最低照度为75~100lx,一级公路最低平均照度标准一般为25lx。一般工作场所照度为200lx。人在2000lx看东西最清楚,不易疲劳。在晴朗的夏日,采光良好的室内平均为100~500lx。
(4)亮度
亮度是单位面积在某一方向上的光通密度,它等于该方向上的发光强度和此表面在该方向上的投影面积之比,用L表示,单位为cd/m2(即坎/平方米),表达式为
L=I/Scosθ (9-5)
有的国家用亮度作为建筑照明的规范标准。它与照度的区别是,亮度与材料的反光性能有关。对于均匀漫反射体来说,亮度与被照物体的反射系数ρ有关。水泥地面的反射系数为0.3~0.4,沥清路面的反射系数为0.1~0.12。亮度与照度的关系近似为
L=ρE/π (9-6)
(5)光源发光效率
光源所发出的光通量Ф和该光源所消耗的电功率P的比值称为发光效率,简称光效,用符号η光表示,单位是lm/W,即
η光=Ф/P (9-7)
(6)灯具效率
灯具发射的光通量Ф1和灯具内所有光源发出的光通量之和Ф2之比为灯具的效率,即
η灯=Ф1/Ф2 (9-8)
从节能角度考虑,应选用高效率光源和高效率的灯具,低效光源和低效灯具一般只用于舞厅、装饰照明等特殊场合。
(7)眩光
克服眩光是照明技术中的一个重要问题。所谓眩光是光线照射人的眼睛,或视野内光线突然变化使人的眼睛的视觉功能骤然下降,产生不舒服的感觉的现象称为眩光。
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