13-1 基本光度单位及应用
13-2 人眼的视觉特性
13-3 材料的光学性质
光的性质：
? 可见光,波长在 380~ 760nm 之间的电磁波辐射。
? 不同波长的光在视觉上形成不同的颜色。
? 多色光,一般光源发出的光往往是由不同波长的电
磁波组成，这样的光，称为多色光。
? 单色光,波长单一的光，称为单色光。
13-1 基本光度单位及应用
一、光通量
二、发光强度
三、照度
四、亮度
一,光通量：
? 光通量,是按照国际约定的人眼视觉特
性评价的辐射能通量（辐射功率）。用
表示，单位：光瓦，流明（ ）。
F
lm
?光谱光效应函数 V?,
描述人眼对不同波长单色光的
视亮度感受性的差异。如图
13-1。
?明视觉光谱光效应函数,将
黄绿光 ?=555nm的感觉量定为 1，
其余波长光的感觉量都小于 1，
如图中的实线；
暗视觉光谱光效应函数,以
的蓝绿光 ?=510nm的感觉量定
为 1，如图中虚线。
? 光通量的计算公式：
??? PVF ?
若为多色光，则光通量为各单色光的总和。即：
)(21 ????? PVFFF ????????
波长为 的辐射通量?
? 单位换算：
1光瓦等于辐射通量为 1W,波长 的黄绿光所产
生的光感觉量。
光瓦单位太大，常用另一较小单位流明（ ）。
nm555??
lm
lm683?1光瓦
二,发光强度：
? 发光强度,指光源所发出的光通量在空
间的分布密度。
? 不同光源发出的光通量在空间的分布往
往不同。
? 公式计算：当点光源在某一方向上的无
限小立体角 内发出的光通量为
时，则该方向上的发光强度为
?d dF
?d
dFI ?
? 发光强度的单位,坎德拉 （ Candela）,符号 。
立体角的单位,球面度,符号 。
sr
lmcd
1
11 ?
cd
sr
如图 13-2，在一半径为 的球心 O
处放一光源，它向球表面 ABCD 所包
围面积 S 上发出 F 的光通量。
面积 S 在球心形成的立体角为,
则这一方向的发光强度为：
r
lm
?
2rs??
?
FI ?
三、照度：
? 照度,表示被照面上的光通量密度。
? 计算公式：
设被照面无限小面积 上所接受的光通量为,
则该点处的照度为：
当光通量 均匀分布在被照面 上时，则此时
被照面的照度为：
? 单位：勒克斯
dS
dFE ?
S
FE ?
dS dF
F S
)( xl
21
11
m
lmlx ?
四、亮度：
? 物体在视线方向上的发光强度越大，投影面积越小，就
感到它越亮，即亮度越大。
? 亮度单位：熙提 sb，
? 太阳亮度 20万 sb,蓝天 0.2~2.0sb,白炽灯灯丝亮度
300~500sb。
13-2 人眼的视觉特性
一、视觉
二、亮度 阈
三、视野
四、视力
五、眩光
一、视觉
? 视觉,指人眼通过对光的感受由大脑中产生的感觉。
? 视觉的形成过程,
? 光源（太阳或灯）发出光辐射；
? 外界景物在光照射下产生颜色、明暗和形体的差
异，相当于形成二次光源；
? 二次光源发出不同强度、颜色的信号进入人眼瞳
孔，借助眼球调节，在视网膜上成像；
? 视网膜上接受的光刺激（即物象）变为脉冲信号，
经视神经传给大脑，通过大脑的解释、分析、判断而
产生视觉。
二、亮度阈
? 亮度阈,指能够引起视觉感觉的亮度范围的上、
下限值。
物体具有一定亮度是在视网膜上成像以引起视
觉感觉的基本条件。
? 实验表明人眼能感觉到物体存在一个最低亮度
阈 ；视觉可以忍受的亮度上限约
为,超过这一数值，视网膜就会因辐射
过强而受到损伤。
sb?
910?
sb100
三、视野
? 视野,指当头和眼睛不动时
人眼能察觉到的空间范围。
? 视野范围,
单眼视野在垂直方向的角度
约,水平方向约 ；
双眼视野较小一些，约占总视野中的 范围。
视线周围 内物体能在视网膜中心成像，清晰度
最高，这部分叫“中心视野”；
目标偏离中心视野以外观看时，叫“周围视野”；视
线周围 视觉环境的清晰度也较好。
0130 0180
0120
00 51 ?
030
四、视力
? 视力,指任凭借 视觉器官辨认
目标或细节的敏锐程度。
在数量上，视觉敏锐度等于刚
能分辨的视角的倒数，即
? 视角,物体大小（或其中某细节的大小）对眼睛形成
的张角。如图 13-9。
视角计算式 较小时的近似式
m in
1
??V
l
da rc tg 1??? ld??
通常用“分”表示视角大小：
l
d
l
d 3 4 4 0601 8 0 ????
??
? 眼分辨细节的能力主要是中心
视野的功能。医学上常用兰道
尔环或,E,型视标检验人的 视
力。如图 13-10。
? 视觉敏锐度随背景亮度、亮度对比、细节呈现时间、眼睛
的适应状况等因素而变化。
五、眩光
? 眩光,指亮度过高或亮度对 比过大的
刺眼光源。
? 不同位置的眩光对视力影响 程度不同。
如图 13-11。
? 眩光源的尺寸也影响刺激量的大小，
尺寸大的就刺眼一些。
? 直射眩光,直接被眼看到，引起视觉
功能损失的眩光；
反射眩光,在一些光滑表面上，也可
能看到眩光源的反射形象，同样能引
起视觉功能的损失，称反射眩光。
13-3 材料的光学性质
一、定向反射和透射
二、扩散反射和透射
（一）均匀扩散材料
（二）定向扩散材料
? 光的反射、吸收和透射。如图 13-13。
据能量守恒，有
反射、吸收和透射光通量与入射光
通量之比，分别称为反光系数,
吸收系数 和透光系数,即
??? FFFF ???
?
?
?
1???????
?
?
?
???
?
?
?
???
?
?
?
F
F
F
F
F
F
F
F
F
F
F
F
表 13-1，
13-2列出了
常用建筑材
料的反光系
数和透射系
数，供采光
设计时参考
使用。
? 为作好采光和照明设计，还需了解光通量经介质
反射和透射后分布上的变化。
? 根据光通量分布变化的角度不同，反光和透光材
料均可分为两类：一类是定向的；一类是扩散的。
光线经定向类材料的反射和透射后，光分布的立
体角没有变；而光线经扩散类材料的反射和透射
后，入射光通量程度不同的分散在更大立体角范
围。
一、定向反射和透射
? 定向反射,光照射到表面很光滑的不透
明材料上，出现定向反射。人眼通过对
光的感受由大脑中产生的感觉。
特点：（如图）
?入射角等于反射角； ?入射光线，
反射光线以及反射表面的法线处于
同一平面。
利用这种特点将光滑表面放在合适
位置，可将光线反射到所需位置，
或避免光源在视线中出现。
a
a
a
? 定向透射,光照射到透明材
料上，出现定向透射。
若透明材料两表面彼此平行，
则透过光线的方向和入射方
向保持不变，只在材料内产
生微小的折射；
若两表面不平性，各处厚薄
不均，因折射角不同透过的
光线就不平行。
二、扩散反射和透射
? 半透明材料使入射光线发生扩散透 射 ；
表面粗糙的不透明材料使入射光线发生
扩散反射。
? 据对光的扩散状况，可将材料分为均匀
扩散和定向扩散两类。
（一）均匀扩散材料：
? 均匀扩散材料将入射光线
均匀地 向四面八方反射或
透射，从各角度看，其亮
度完全相同，看不见 光源
形象。这类材料的亮度和
发光强度分布如图 13-15。
（二）定向扩散材料：
? 某些材料同时具有定向和扩散两
种性质。在其定向反射（透射）
方向上具有最大的亮度，而在其
它方向也有一定亮度，如图亮度
和发光强度分布。
? 这时在反射方向可看到光源的大
致形象，但轮廓不似定向反射那
样清晰，而在其它方向又类似扩
散材料具有一定亮度，不象定向
反射材料那样没有亮度。
颜色
颜色 波长 nm
红 640~750
橙 600~640
黄 550~600
蓝 480~550
绿 450~480
紫 400~450
颜色分类
? 色调（色相）,单色光在白色背景上呈现的颜色
? 明度,颜色相对明暗的特性。亮度、反射比
? 彩度（饱和度）,颜色的纯洁性。白色
颜色混合
? 三原色：红（ 700nm）,绿（ 546.1nm）,蓝
（ 435.8nm）
? 混合规律：
? 1、互补色，黄 +蓝、红 +青、绿 +品红 =白或灰
? 混合规律 2、非互补色混合为中间色，偏比重大的。
? 3、表观颜色相同的光在混合相加中效果相同，无论光
谱成分是否相同。 A=B,C=D有 A+C=B+D
? 由几个颜色光组成的混合色的亮度，是各颜色亮度的
总和。
颜色的定量
? 10Y8/12
? 色调为黄与绿的中间色，明度为 8，彩度为 12。
13-2 人眼的视觉特性
13-3 材料的光学性质
光的性质：
? 可见光,波长在 380~ 760nm 之间的电磁波辐射。
? 不同波长的光在视觉上形成不同的颜色。
? 多色光,一般光源发出的光往往是由不同波长的电
磁波组成，这样的光，称为多色光。
? 单色光,波长单一的光，称为单色光。
13-1 基本光度单位及应用
一、光通量
二、发光强度
三、照度
四、亮度
一,光通量：
? 光通量,是按照国际约定的人眼视觉特
性评价的辐射能通量（辐射功率）。用
表示，单位：光瓦，流明（ ）。
F
lm
?光谱光效应函数 V?,
描述人眼对不同波长单色光的
视亮度感受性的差异。如图
13-1。
?明视觉光谱光效应函数,将
黄绿光 ?=555nm的感觉量定为 1，
其余波长光的感觉量都小于 1，
如图中的实线；
暗视觉光谱光效应函数,以
的蓝绿光 ?=510nm的感觉量定
为 1，如图中虚线。
? 光通量的计算公式：
??? PVF ?
若为多色光，则光通量为各单色光的总和。即：
)(21 ????? PVFFF ????????
波长为 的辐射通量?
? 单位换算：
1光瓦等于辐射通量为 1W,波长 的黄绿光所产
生的光感觉量。
光瓦单位太大，常用另一较小单位流明（ ）。
nm555??
lm
lm683?1光瓦
二,发光强度：
? 发光强度,指光源所发出的光通量在空
间的分布密度。
? 不同光源发出的光通量在空间的分布往
往不同。
? 公式计算：当点光源在某一方向上的无
限小立体角 内发出的光通量为
时，则该方向上的发光强度为
?d dF
?d
dFI ?
? 发光强度的单位,坎德拉 （ Candela）,符号 。
立体角的单位,球面度,符号 。
sr
lmcd
1
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如图 13-2，在一半径为 的球心 O
处放一光源，它向球表面 ABCD 所包
围面积 S 上发出 F 的光通量。
面积 S 在球心形成的立体角为,
则这一方向的发光强度为：
r
lm
?
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?
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三、照度：
? 照度,表示被照面上的光通量密度。
? 计算公式：
设被照面无限小面积 上所接受的光通量为,
则该点处的照度为：
当光通量 均匀分布在被照面 上时，则此时
被照面的照度为：
? 单位：勒克斯
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四、亮度：
? 物体在视线方向上的发光强度越大，投影面积越小，就
感到它越亮，即亮度越大。
? 亮度单位：熙提 sb，
? 太阳亮度 20万 sb,蓝天 0.2~2.0sb,白炽灯灯丝亮度
300~500sb。
13-2 人眼的视觉特性
一、视觉
二、亮度 阈
三、视野
四、视力
五、眩光
一、视觉
? 视觉,指人眼通过对光的感受由大脑中产生的感觉。
? 视觉的形成过程,
? 光源（太阳或灯）发出光辐射；
? 外界景物在光照射下产生颜色、明暗和形体的差
异，相当于形成二次光源；
? 二次光源发出不同强度、颜色的信号进入人眼瞳
孔，借助眼球调节，在视网膜上成像；
? 视网膜上接受的光刺激（即物象）变为脉冲信号，
经视神经传给大脑，通过大脑的解释、分析、判断而
产生视觉。
二、亮度阈
? 亮度阈,指能够引起视觉感觉的亮度范围的上、
下限值。
物体具有一定亮度是在视网膜上成像以引起视
觉感觉的基本条件。
? 实验表明人眼能感觉到物体存在一个最低亮度
阈 ；视觉可以忍受的亮度上限约
为,超过这一数值，视网膜就会因辐射
过强而受到损伤。
sb?
910?
sb100
三、视野
? 视野,指当头和眼睛不动时
人眼能察觉到的空间范围。
? 视野范围,
单眼视野在垂直方向的角度
约,水平方向约 ；
双眼视野较小一些，约占总视野中的 范围。
视线周围 内物体能在视网膜中心成像，清晰度
最高，这部分叫“中心视野”；
目标偏离中心视野以外观看时，叫“周围视野”；视
线周围 视觉环境的清晰度也较好。
0130 0180
0120
00 51 ?
030
四、视力
? 视力,指任凭借 视觉器官辨认
目标或细节的敏锐程度。
在数量上，视觉敏锐度等于刚
能分辨的视角的倒数，即
? 视角,物体大小（或其中某细节的大小）对眼睛形成
的张角。如图 13-9。
视角计算式 较小时的近似式
m in
1
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通常用“分”表示视角大小：
l
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d 3 4 4 0601 8 0 ????
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? 眼分辨细节的能力主要是中心
视野的功能。医学上常用兰道
尔环或,E,型视标检验人的 视
力。如图 13-10。
? 视觉敏锐度随背景亮度、亮度对比、细节呈现时间、眼睛
的适应状况等因素而变化。
五、眩光
? 眩光,指亮度过高或亮度对 比过大的
刺眼光源。
? 不同位置的眩光对视力影响 程度不同。
如图 13-11。
? 眩光源的尺寸也影响刺激量的大小，
尺寸大的就刺眼一些。
? 直射眩光,直接被眼看到，引起视觉
功能损失的眩光；
反射眩光,在一些光滑表面上，也可
能看到眩光源的反射形象，同样能引
起视觉功能的损失，称反射眩光。
13-3 材料的光学性质
一、定向反射和透射
二、扩散反射和透射
（一）均匀扩散材料
（二）定向扩散材料
? 光的反射、吸收和透射。如图 13-13。
据能量守恒，有
反射、吸收和透射光通量与入射光
通量之比，分别称为反光系数,
吸收系数 和透光系数,即
??? FFFF ???
?
?
?
1???????
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?
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???
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???
?
?
?
F
F
F
F
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F
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F
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F
F
F
表 13-1，
13-2列出了
常用建筑材
料的反光系
数和透射系
数，供采光
设计时参考
使用。
? 为作好采光和照明设计，还需了解光通量经介质
反射和透射后分布上的变化。
? 根据光通量分布变化的角度不同，反光和透光材
料均可分为两类：一类是定向的；一类是扩散的。
光线经定向类材料的反射和透射后，光分布的立
体角没有变；而光线经扩散类材料的反射和透射
后，入射光通量程度不同的分散在更大立体角范
围。
一、定向反射和透射
? 定向反射,光照射到表面很光滑的不透
明材料上，出现定向反射。人眼通过对
光的感受由大脑中产生的感觉。
特点：（如图）
?入射角等于反射角； ?入射光线，
反射光线以及反射表面的法线处于
同一平面。
利用这种特点将光滑表面放在合适
位置，可将光线反射到所需位置，
或避免光源在视线中出现。
a
a
a
? 定向透射,光照射到透明材
料上，出现定向透射。
若透明材料两表面彼此平行，
则透过光线的方向和入射方
向保持不变，只在材料内产
生微小的折射；
若两表面不平性，各处厚薄
不均，因折射角不同透过的
光线就不平行。
二、扩散反射和透射
? 半透明材料使入射光线发生扩散透 射 ；
表面粗糙的不透明材料使入射光线发生
扩散反射。
? 据对光的扩散状况，可将材料分为均匀
扩散和定向扩散两类。
（一）均匀扩散材料：
? 均匀扩散材料将入射光线
均匀地 向四面八方反射或
透射，从各角度看，其亮
度完全相同，看不见 光源
形象。这类材料的亮度和
发光强度分布如图 13-15。
（二）定向扩散材料：
? 某些材料同时具有定向和扩散两
种性质。在其定向反射（透射）
方向上具有最大的亮度，而在其
它方向也有一定亮度，如图亮度
和发光强度分布。
? 这时在反射方向可看到光源的大
致形象，但轮廓不似定向反射那
样清晰，而在其它方向又类似扩
散材料具有一定亮度，不象定向
反射材料那样没有亮度。
颜色
颜色 波长 nm
红 640~750
橙 600~640
黄 550~600
蓝 480~550
绿 450~480
紫 400~450
颜色分类
? 色调（色相）,单色光在白色背景上呈现的颜色
? 明度,颜色相对明暗的特性。亮度、反射比
? 彩度（饱和度）,颜色的纯洁性。白色
颜色混合
? 三原色：红（ 700nm）,绿（ 546.1nm）,蓝
（ 435.8nm）
? 混合规律：
? 1、互补色，黄 +蓝、红 +青、绿 +品红 =白或灰
? 混合规律 2、非互补色混合为中间色，偏比重大的。
? 3、表观颜色相同的光在混合相加中效果相同，无论光
谱成分是否相同。 A=B,C=D有 A+C=B+D
? 由几个颜色光组成的混合色的亮度，是各颜色亮度的
总和。
颜色的定量
? 10Y8/12
? 色调为黄与绿的中间色，明度为 8，彩度为 12。
