建筑光學(xué)

建筑光學(xué)利用相鄰學(xué)科的研究成果，同時又為相鄰學(xué)科服務(wù)。如建筑光學(xué)的測試技術(shù)是以光度學(xué)和色度學(xué)為基礎(chǔ)的；建筑采光照明設(shè)計需直接利用大氣光學(xué)、應(yīng)用光學(xué)、建筑電氣和建筑學(xué)的研究成果；在研究光和視覺關(guān)系時需利用心理和生理光學(xué)的評價方法和試驗結(jié)果。建筑光學(xué)還直接或間接為建筑設(shè)計和建筑電氣系統(tǒng)等提供數(shù)據(jù)資料。

在中國，建筑科學(xué)的研究、教學(xué)、設(shè)計等部門都有規(guī)模不同的建筑光學(xué)研究機(jī)構(gòu)和試驗設(shè)備。建筑光學(xué)在研究劇場建筑、展覽館建筑、體育建筑、精密儀表廠生產(chǎn)車間和地下工程的采光照明問題以及編制中國工業(yè)企業(yè)采光照明標(biāo)準(zhǔn)、探討光氣候規(guī)律、提高建筑光學(xué)測試技術(shù)等方面都取得較顯著的成效。

光是一種電磁輻射能。光可作為建筑整體因素的重要語言，還有人認(rèn)為光是一種“建筑材料”，英國著名建筑師羅杰斯把建筑看作捕捉光的容器。建筑光環(huán)境是由光與顏色和不同建筑體量、形式、空間結(jié)合形成的生理和心理環(huán)境。因此，光和顏色是顯示建筑空間，表現(xiàn)建筑藝術(shù)，美化光環(huán)境的重要手段，建筑師常常會利用光和顏色創(chuàng)造出優(yōu)秀的建筑造型。美國建筑師埃羅·沙里寧利用光與影產(chǎn)生的特殊效果來誘導(dǎo)觀察者的想象力，把人的思維引入神秘的意境，產(chǎn)生震撼的光影效果，例如他在麻省理工學(xué)院小教堂設(shè)計中，使教堂內(nèi)部光線暗淡，而在圣壇的正上方設(shè)置一個圓形天窗，天然光照射到圣壇上方用細(xì)金屬絲懸吊的反光薄片，反射出神秘光芒，使人浮想聯(lián)篇。光也是塑造現(xiàn)代建筑的重要手段，合理處理光與空間、光與形態(tài)、光與色、光與質(zhì)感的關(guān)系，充分利用天然光變化無窮的特性，可造成虛與實、強(qiáng)與弱、靜與動的特殊視覺效果?？傊馐乾F(xiàn)代建筑的靈魂，光與建筑密不可分，有了光就可以使建筑得以升華；處理好建筑光環(huán)境，能為現(xiàn)代建筑創(chuàng)造出更加絢麗迷人的效果。為此，需要解決好大量照明技術(shù)問題 。

在一個相當(dāng)長的歷史階段，人類利用天然光和火光照明，曾在建筑中創(chuàng)造了不少有效的采光和照明方法，例如中國傳統(tǒng)建筑中的南窗北墻的采光方法，古埃及太陽神廟中的高側(cè)窗采光方法等。但天然采光受季節(jié)、晝夜、地理位置和氣候變化的影響很大?；鸸庹彰餍Ч?，煙塵大，且容易引起火災(zāi)。自從大量生產(chǎn)玻璃，特別是19世紀(jì)發(fā)明白熾電燈以后，才使建筑采光和照明技術(shù)的理論和實踐進(jìn)入一個新的階段，并逐步形成建筑光學(xué)。

現(xiàn)代建筑光學(xué)理論日趨完善，天然光的變化規(guī)律逐步為人們所掌握，各類建筑的采光方法和控光設(shè)備相繼研究成功，各種新型電光源和燈具也在建筑中得到廣泛的應(yīng)用，從而使這一學(xué)科在建筑功能和建筑藝術(shù)中發(fā)揮日益重要的作用。

建筑光學(xué)的研究內(nèi)容主要有：與建筑有關(guān)的光的性質(zhì)和光的視覺性質(zhì)、天然采光和人工照明。

建筑光學(xué)光和視覺的關(guān)系

研究光和視覺的關(guān)系，了解同建筑有關(guān)的可見光的主要性質(zhì)?？梢姽廨椛涞牟ㄩL范圍是380～780納米，眼睛對不同波長的可見光產(chǎn)生不同的顏色感覺。一般光源如天然光和白熾光源等是由不同波長的光組成的。這種光源稱為多色光源或稱復(fù)合光源；有的光源如鈉燈，只發(fā)射波長為583納米的黃色光，這種光源稱為單色光源。在建筑光學(xué)中用光通量、發(fā)光強(qiáng)度、照度和亮度等參數(shù)表示光源和受照面的光特性(見光的視覺性質(zhì))，用光影深淺、立體感強(qiáng)弱來表示建筑物表面和被觀察物體的亮度差別，用光的吸收、反射、散射、折射、偏振來表示光線從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)（空氣、液體和固體）時的變化規(guī)律，用發(fā)射（或反射）光譜、亮度、色度坐標(biāo)來表示光源色和物體色的基本特性。建筑采光和照明技術(shù)就是根據(jù)建筑物的功能和藝術(shù)要求，利用上述光、影、色的基本特性，創(chuàng)造良好的光環(huán)境。

建筑光學(xué)天然采光

簡稱采光。在研究光氣候的基礎(chǔ)上，制訂建筑物的采光標(biāo)準(zhǔn)，確定采光方式，進(jìn)行采光計算。包括:眩光特性和限制眩光的方法；采光和照明的結(jié)合；建筑物室內(nèi)獲得穩(wěn)定光照條件及天然光的利用方法和裝置；建筑物外部和建筑群的陽光造型技術(shù)等。天然光的光譜是連續(xù)的，人們長期在天然光條件下工作和生活，喜愛天然光照明，而且天然光是一種豐富的光能資源；因此，研究建筑物的天然采光，在技術(shù)上、衛(wèi)生上和經(jīng)濟(jì)上都有重要意義。

建筑光學(xué)人工照明

簡稱照明。人工照明的主要內(nèi)容有照明用的人工光源和控光器具(見照明光源、照明燈具)；各類建筑的照明標(biāo)準(zhǔn)；照明設(shè)計和計算方法（見照明標(biāo)準(zhǔn)、照明方式、照明計算）；照明眩光特性和限制眩光的方法；照明均勻度和室內(nèi)表面亮度分布比例的確定（見照明質(zhì)量）；在各種照明條件下人的視功能特性；照明效果的評價方法和指標(biāo)；顏色在照明中的應(yīng)用；照明效果的測試技術(shù)（見建筑光學(xué)測量）；照明的節(jié)能措施以及從建筑藝術(shù)等因素綜合研究室內(nèi)外光環(huán)境等。

建筑光學(xué)的主要研究方向是：綜合研究建筑物室內(nèi)外光環(huán)境的理論和綜合評價建筑采光、照明的設(shè)計方法；天然光的利用技術(shù)；研制和使用功率小、光效高、壽命長和顯色性能好的氣體放電燈；發(fā)展電子計算機(jī)技術(shù)在采光照明計算、設(shè)計和設(shè)備控制上的應(yīng)用；研究采光照明測試儀表和測試方法等方面。2100433B

建筑照明的數(shù)量評價指標(biāo)主要包括:

①平面照度。即照射到某一表面上的光通量與被照面的面積之比，可用照度計測量。

②平均球面照度。指被測點(diǎn)為球心的“小球”面上的平均照度，可用平均球面照度計測量。

③平均柱面照度。指軸線通過被測點(diǎn)的圓柱面上的平均照度，可用平均柱面照度計測量。

建筑采光和建筑照明的質(zhì)量評價指標(biāo)有：

①采光照明均勻度。指被測面上的最低采光系數(shù)或照度與該面上的平均采光系數(shù)或平均照度之比，可用照度計測量后計算得出。

②被照面的亮度和亮度分布。可用亮度計測量并計算確定。

③眩光。視野內(nèi)的亮度分布不均勻和亮度差過大引起的眩光，常用眩光指數(shù)或限制照明器的亮度進(jìn)行評價。眩光指數(shù)和照明器的亮度可通過亮度測量和計算確定。

光學(xué)材料的參數(shù)測量一般建筑光學(xué)材料的主要參數(shù)有：反射系數(shù)、吸收系數(shù)、透光系數(shù)。常用單功能的反射系數(shù)儀或透光系數(shù)儀進(jìn)行測量，也可用多功能的材料光學(xué)特性測量儀器進(jìn)行測量。2100433B

研究建筑的物理環(huán)境的學(xué)科。包括建筑熱工學(xué)、建筑聲學(xué)、建筑光學(xué)和建筑氣候?qū)W。