環(huán)境
光學(xué)是研究人類的光環(huán)境的科學(xué),是環(huán)境物理學(xué)的一個(gè)分支。環(huán)境光學(xué)的研究內(nèi)容包括天然光環(huán)境和人工光環(huán)境;光環(huán)境對(duì)人的生理和心理的影響;光污染的危害和防治等。
8' K0L(3[ 06*rWu9P3 環(huán)境光學(xué)是在光度學(xué)、色度學(xué)、生理光學(xué)、心理物理學(xué)、
物理光學(xué)、建筑光學(xué)等學(xué)科的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。環(huán)境光學(xué)的定量分析以光度學(xué)、色度學(xué)為基礎(chǔ);在研究光與視覺的關(guān)系上主要借助于生理光學(xué)及心理物理學(xué)的實(shí)驗(yàn)和評(píng)價(jià)方法。
9}29&O k~3.MU 天然光環(huán)境的
光源是太陽,日光穿過大氣層時(shí)被大氣中的氣體分子、云和塵埃擴(kuò)散,使天空具有一定的亮度。地球上接受的天然光就是由直射日光和天空擴(kuò)散光形成的。通常以地平面照度、天空亮度和天然光的色度值來定量描述天然光環(huán)境。地面照度取決于太陽高度角、天空亮度和大氣透明度。
o.-C|IXG re &E{ 在世界不同的地區(qū),由于氣象因素(日照率、云、霧等)和大氣污染程度的差異,光環(huán)境特性也不相同。因此須要對(duì)一個(gè)國家和地區(qū)的天然光環(huán)境進(jìn)行常年連續(xù)的觀測、統(tǒng)計(jì)和分析,取得區(qū)域性的天然光數(shù)據(jù)。這是研究天然光環(huán)境的一項(xiàng)首要工作。
ZJ,cQ+fn HKO739&n} 為了利用天然光創(chuàng)造美好舒適的光環(huán)境,環(huán)境光學(xué)還要研究天然光的控制方法、
光學(xué)材料和
光學(xué)系統(tǒng)。這方面的成果已為建筑采光普遍應(yīng)用。近年又發(fā)展了通過定日鏡、反射鏡和
透鏡系統(tǒng),或是用光導(dǎo)纖維將日光遠(yuǎn)距離輸送的設(shè)備,使建筑物的深處以至地下、水下都能得到天然光
照明。
xJZ@DR,# *[+)7 1879年愛迪生發(fā)明了白熾燈。一個(gè)世紀(jì)以來,電光源迅速普及發(fā)展,F(xiàn)在不同規(guī)格的電光源已有數(shù)千種世界年產(chǎn)量達(dá)百億支以上,人工照明消費(fèi)的電力占電力總產(chǎn)量的10~15%。
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5Nb 人工光環(huán)境較天然光環(huán)境易于控制,能適合各種特殊需要,而且穩(wěn)定可靠,不受地點(diǎn)、季節(jié)、時(shí)間和天氣條件的限制。但電光源的能源利用效率很低,目前由電能轉(zhuǎn)換成光能的平均效率約為10%,由初級(jí)能源轉(zhuǎn)換成光能的效率則只有3%。因此,為了節(jié)約能源,不但要繼續(xù)提高現(xiàn)有電光源的光效和質(zhì)量,而且要研究控制燈光強(qiáng)度和分布的理論及光學(xué)器件,探索合理有效的照明方法。環(huán)境光學(xué)將在后一領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。
awewYf$li ($nrqAv4 環(huán)境光學(xué)研究內(nèi)容的第二個(gè)方面是關(guān)于光和視覺的關(guān)系。在人的各種感官和知覺中,眼睛和視覺至關(guān)重要,人靠眼睛獲得75%以上的外界信息。光源發(fā)出的光照射在物體上,被物體表面反射,因物體形狀、質(zhì)地、顏色的差異造成入射光在強(qiáng)弱、方向和
光譜組成上的不同變化。這些光信號(hào)進(jìn)入眼睛,在視網(wǎng)膜上形成圖象。圖象傳至大腦,經(jīng)過分析、識(shí)別、聯(lián)想,最后形成視知覺。由此可見,沒有光,就不存在視覺,人類也無法認(rèn)識(shí)和改造環(huán)境。
?7MqeR4/E zsXoBD\h 人借助視覺器官完成一定視覺任務(wù)的能力叫做視覺功能。眼睛區(qū)分識(shí)別對(duì)象細(xì)節(jié)的能力和辨認(rèn)對(duì)比的能力,是表述視覺功能的常用指標(biāo)。兩者都受照明量的影響而且彼此相關(guān)。研究視覺功能與照明條件之間的定量關(guān)系,為制訂照明標(biāo)準(zhǔn)提供依據(jù),是環(huán)境光學(xué)的重要任務(wù)。
v"^~&q0x Yw;D:Y( 30年來,世界各國就視覺功能和照明對(duì)人的生理及心理影響等問題開展了大量研究工作。國際照明委員會(huì)總結(jié)各國的研究成果,先后發(fā)表《對(duì)照明在視覺功能方面進(jìn)行評(píng)價(jià)的統(tǒng)一方法綱要》和《描述照明參量對(duì)視功能影響的分析模型》等文件,提出了根據(jù)視覺功能選擇照明標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一方法。中國科學(xué)工作者近年也在實(shí)驗(yàn)室條件下,對(duì)青年工人的視覺功能進(jìn)行了試驗(yàn)研究,結(jié)果說明了照度、視角和對(duì)比三者的相互關(guān)系。
r\`+R" 1w(JEqY3h: 視覺與觸覺不同。觸覺單獨(dú)感知一個(gè)物體的存在,視覺感知的卻是全部環(huán)境。因此,視覺功能不但與識(shí)別對(duì)象的照度有關(guān),還與整個(gè)光環(huán)境的質(zhì)量,包括光的表觀顏色、環(huán)境亮度、光的方向、光源的顯色性能、直射與反射眩光等有密切聯(lián)系。
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z@7. $2~\eG=u H 優(yōu)良的光環(huán)境能提高人的工作效率,保護(hù)人的健康,使人感到安全、舒適、美觀,產(chǎn)生顯著良好的心理效果。所以,研究光環(huán)境的質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo),同樣具有十分重要的意義。
IJIzXU sZ<9A Xk-E 環(huán)境光學(xué)研究內(nèi)容的第三個(gè)方面是光污染及其防治方法。人類活動(dòng)對(duì)光環(huán)境造成危害,使人的視覺和健康受到影響的現(xiàn)象稱為光污染。
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