VẬT LÝ KIẾN TRÚC
PHẦN II
CHICHIẾẾU SÁNG T
U SÁNG TỰỰ NHIÊN & NHÂN T
NHIÊN & NHÂN TẠẠOO
N TRÚC CÁC CÔNG TRÌNH KIẾẾN TRÚC CÁC CÔNG TRÌNH KI
N TRÚC CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KIẾẾN TRÚC CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KI
1. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.1 BỨC XẠ, ÁNH SÁNG, MÀU SẮC Mọi vật thể ở nhiệt độ lớn hơn không độ tuyệt đối (0K) sẽ không ngừng bức xạ năng lượng vào không gian chung quanh nó dưới dạng sóng điện từ. Bước sóng thay đổi trong một phạm vi rất rộng từ
10-10m đến 2 – 3 km.
Chỉ có một phần bức xạ trong phạm vi bước sóng rất hẹp từ 380 mμ đến 760 mμ mới gây ra trong mắt chúng ta cảm giác sáng và được gọi là ánh sáng.
N TRÚC CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KIẾẾN TRÚC CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KI
1. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.1 BỨC XẠ, ÁNH SÁNG, MÀU SẮC Mắt người giống như một thiết bị thu nhận ánh sáng từ 380mμ đến
Mỗi dải hẹp đó cho ta một cảm giác màu sắc khác nhau ứng với các dải màu: tím , lam, xanh, lục, vàng, da cam, hồng đỏ.
Chúng ta có thể xem xét màu sắc khác nhau của một nguồn sáng khi cho ánh sáng chiếu qua một lăng kính theo thí nghiệm của Newton, tương tự như hiện tượng cầu vồng ta thường thấy khi ánh sáng mặt trời chiếu qua một đám mưa.
theo từng dải rất hẹp trong phạm vi 760mμ.
N TRÚC CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KIẾẾN TRÚC CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KI
1. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.1 BỨC XẠ, ÁNH SÁNG, MÀU SẮC
Lăng kính tách ánh sáng thành các tia đơn sắc
N TRÚC CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KIẾẾN TRÚC CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KI
Có thể biểu diễn AS của nguồn sáng dưới dạng phổ AS.
Ánh sáng chỉ gồm một bước sóng gọi là ánh sáng đơn
1. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.1 BỨC XẠ, ÁNH SÁNG, MÀU SẮC
Nếu ánh sáng là một pha trộn liên tục của tất cả các bước sóng (từ 380 mμ đến 760 mμ) với liều lượng khác nhau sẽ cho ta một phổ AS liên tục.
Sự pha trộn của tất cả các màu sắc tự nhiên tạo nên một ánh sáng không màu hay còn gọi là ánh sáng trắng. Phổ của ánh sáng có thể không liên tục, hay còn gọi là phổ vạch. VD: ánh sáng của một loại đèn phóng điện.
sắc, nó chỉ có một màu thuần khiết.
N TRÚC CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KIẾẾN TRÚC CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KI
Ánh sáng ban ngày mà mắt chúng ta nhìn thấy được là tập hợp liên tục những ánh sáng đơn sắc từ màu tím đến màu đỏ.
Nhiều ánh sáng đơn sắc sẽ tạo thành ánh sáng phức
1. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.1 BỨC XẠ, ÁNH SÁNG, MÀU SẮC
Tính chất của một ánh sáng phức tạp được quyết định bởi tỷ lệ cường độ quang phổ của các ánh sáng đơn sắc thành phần chứa trong tập hợp đó. Vấn đề này rất có ý nghĩa trong chiếu sáng kiến trúc.
tạp.
N TRÚC CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KIẾẾN TRÚC CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KI
1. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.2. MẮT NGƯỜI VÀ SỰ CẢM THỤ
ÁNH SÁNG, MÀU SẮC
1.2.1. MẮT NGƯỜI Mắt người là một cơ quan cảm thụ ánh sáng có khả năng chuyển đổi không tuyến tính và thay đổi theo thời gian các kích thích quang học thành các tín hiệu điện để truyền lên não và tạo nên ở đó một hiện trượng gọi là sự nhìn.
N TRÚC CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KIẾẾN TRÚC CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KI
1. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.2. MẮT NGƯỜI VÀ SỰ CẢM THỤ ÁNH SÁNG, MÀU SẮC 1.2.1. MẮT NGƯỜI Giáp mạc và thủy tinh thể tạo thành một thấu kính để tập
Nếu ví mắt người như một máy ảnh thì đó là một máy ảnh tự động cực kỳ tinh vi và chính xác. Nó có thể tự động điều chỉnh độ cong của thủy tinh thể (tương ứng với sự thay đổi các kính quang học có tiêu cự khác nhau) để các hình ảnh xa gần khác nhau rơi đúng ở võng mạc. Hiện tượng này gọi là hiện tượng điều tiết của mắt.
trung hình ảnh ở võng mạc.
N TRÚC CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KIẾẾN TRÚC CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KI
1. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN
1.2. MẮT NGƯỜI & SỰ CẢM THỤ AS, MÀU SẮC
1.2.2. SỰ NHÌN
Trên võng mạc có các tế bào thần kinh (các tế bào quang điện) được nối lên não qua các dây thần kinh thị giác. Nhờ vậy, các tín hiệu thần kinh (tín hiệu điện) được truyền lên não tương thích với các kích thích thị giác.
Có hai loại tế bào thần kinh thị giác: loại hình nón và loại hình que.
Tế bào nón, chỉ phản ứng đối với ánh sáng mạnh, hầu như không phản ứng đối với ánh sáng yếu và cho phép cảm thụ màu sắc. Sự nhìn sử dụng tế bào nón là sự nhìn ban ngày hay nhìn trung tâm.
Tế bào que: Ngược lại với tế bào nón, tế bào que chỉ cảm thụ được ánh sáng thấp (như lúc hoàng hôn, lúc ánh trăng, …) và không cho cảm giác màu sắc (vì vậy lúc hoàng hôn chỉ nhìn thấy cảnh vật một màu xám). Sự nhìn sử dụng tế bào que là sự nhìn ban đêm hay nhìn ngoại vi.
N TRÚC CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KIẾẾN TRÚC CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KI
1. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN
1.2. MẮT NGƯỜI & SỰ CẢM THỤ AS, MÀU SẮC
1.2.2. SỰ NHÌN
N TRÚC CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KIẾẾN TRÚC CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KI
1. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN
1.2. MẮT NGƯỜI & SỰ CẢM THỤ AS, MÀU SẮC
1.2.2. SỰ NHÌN
N TRÚC CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KIẾẾN TRÚC CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KI
1. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.2. MẮT NGƯỜI & SỰ CẢM THỤ AS, MÀU SẮC
Gọi là thích ứng sáng khi chuyển từ tối sang sáng và thích
1.2.2. SỰ NHÌN Khi chuyển từ nhìn ban ngày sang nhìn ban đêm hoặc ngược lại, cảm giác sáng không xảy ra tức thời, mà phải qua một thời gian. Đó là hiện tượng thích ứng của mắt.
Sự thích ứng sáng sảy ra nhanh hơn thích ứng tối và và chúng rất có ý nghĩa trong thiết kế chiếu sáng tự nhiên và nhân tạo.
ứng tối khi chuyển từ sáng sang tối.
N TRÚC CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KIẾẾN TRÚC CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KI
1. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN
1.1 BỨC XẠ, ÁNH SÁNG, MÀU SẮC TÁC DỤNG SINH LÝ CỦA MÀU SẮC
Khi cảm thụ màu sắc, mắt chúng ta còn đồng thời chịu tác động về mặt tâm lý của nó: VD
Màu đỏ mang đến những cảm xúc yêu thương, ấm áp, sự kích động, sự bốc đồng.
Màu xanh dương có thể mang đến những cảm xúc về sự tin cậy, sự điềm tĩnh, sức mạnh và tính chuyên nghiệp.
N TRÚC CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KIẾẾN TRÚC CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KI
1. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN
1.2. MẮT NGƯỜI & SỰ CẢM THỤ AS, MÀU SẮC 1.2.3. SỰ NHÌN MÀU Trong mắt người có ba loại tế bào cảm thụ màu của ánh sáng:
Loại trội với màu đỏ Loại trội với màu lục Loại trội với màu lam.
Tùy theo tương quan giữa cảm giác của ba loại tế bào trên với ánh
sáng mà chúng ta cảm nhận được màu sắc của mọi vật.
Một bằng chứng của lý thuyết ba màu là bệnh mù màu sắc ở một số người. Có một số người không cảm nhận được màu đỏ hoặc màu lục hoặc màu xanh. Lúc đó cảm giác về màu sắc so với người xung quanh hoàn toàn đảo lộn so với người bình thường.
N TRÚC CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KIẾẾN TRÚC CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KI
1. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.3. CÁC ĐƠN VỊ CƠ BẢN 1.3.1. QUANG THÔNG F, LUMEN (lm) Bức xạ ánh sáng của một nguồn vào không gian trước hết được đánh giá bằng năng lượng bức xạ đo bằng oát (W). Oát là một đơn vị thuần túy vật lý.
Các thực nghiệm về ánh sáng cho thấy, cùng một năng lượng nhưng bức xạ dưới các bước sóng khác nhau lại không gây hiệu quả giống nhau trong mắt chúng ta. Vì vậy cần phải hiệu chỉnh đơn vị đo theo độ nhạy cảm phổ của mắt người (đường cong νλ) đơn vị mới này được gọi là quang thông, kí hiệu là F, và được biểu diễn theo công thức sau:
N TRÚC CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KIẾẾN TRÚC CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KI
2
F
kW
dv
1. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.3. CÁC ĐƠN VỊ CƠ BẢN 1.3.1. QUANG THÔNG F, LUMEN (lm)
1
Wλ là phân bố phổ của năng lượng bức xạ; νλ là hàm số độ nhạy cảm tương đối; k là hệ số chuyển đổi đơn vị; λ1 = 380 mµ, λ 2 = 760 mµ,
N TRÚC CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KIẾẾN TRÚC CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KI
1. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.3. CÁC ĐƠN VỊ CƠ BẢN 1.3.1. QUANG THÔNG F, LUMEN (lm)
F
2 683 dvW
Nếu năng lượng bức xạ đo bằng oát, quang thông đo bằng lumen (viết tắt là lm), thì theo thực nghiệm k = 683 lm/W. Khi đó ta có :
1
Như vậy, quang thông là một đơn vị đo ánh sáng đã xét đến đặc điểm cảm thụ của mắt người.
N TRÚC CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KIẾẾN TRÚC CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KI
1. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.3. CÁC ĐƠN VỊ CƠ BẢN 1.3.2. CƯỜNG ĐỘ SÁNG I, CANDELA (cd) Xét trường hợp chung khi một nguồn sáng bức xạ quang thông
Giả thiết một ngồn sáng O bức xạ một năng lượng quang thông dF tới một điểm A – tâm của một diện tích dS. Gọi dΩ là góc khối nhìn diện tích dS từ O. Ta định nghĩa Cường độ sáng I là :
I
lim d 0
OA
dF d
không đồng đều vào vào không gian quanh nó.
N TRÚC CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KIẾẾN TRÚC CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KI
I
F
1. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.3. CÁC ĐƠN VỊ CƠ BẢN 1.3.2. CƯỜNG ĐỘ SÁNG I, CANDELA (cd) Nếu trong góc khối Ω, quang thông F phân bố đều thì:
N TRÚC CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KIẾẾN TRÚC CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KI
Nói cách khác, cường độ sáng là mật độ không gian của quang thông do
nguồn bức xạ.
Cường độ sáng của một số nguồn thường gặp:
0,8 cd theo mọi hướng không gian
Ngọn nến: Đèn nung sáng 40W/220V: 35 cd theo mọi hướng Đèn nung sáng 300W/220V: 400 cd theo mọi hướng Đèn nung sáng 300W/220V: 1500 cd (hướng trung tâm – có chao đèn)
1. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.3. CÁC ĐƠN VỊ CƠ BẢN 1.3.2. CƯỜNG ĐỘ SÁNG I, CANDELA (cd) Cường độ sáng luôn gắn liền với một hướng đã cho và được biểu diễn bằng một véctơ theo hướng đó. Mô đun của nó được đo bằng candela (cd).
N TRÚC CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KIẾẾN TRÚC CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KI
1. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.3. CÁC ĐƠN VỊ CƠ BẢN 1.3.2. CƯỜNG ĐỘ SÁNG I, CANDELA (cd) Góc khối Ω, steradian (st) Góc khối Ω là góc không gian mà qua nó ta nhìn diện tích S
S 2R
Vậy góc khối Ω được định nghĩa là tỷ số giữa diện tích S trên
trên mặt cầu từ tâm O của cầu. Ta có định nghĩa:
mặt cầu và bình phương bán kính R của mặt cầu đó.
N TRÚC CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KIẾẾN TRÚC CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KI
; st
1. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.3. CÁC ĐƠN VỊ CƠ BẢN 1.3.2. CƯỜNG ĐỘ SÁNG I, CANDELA (cd) Góc khối có giá trị cực đại khi từ tâm O ta nhìn toàn bộ mặt
2
4
max
S 2 R
R 4 2 R
Một steradian là một góc khối dạng hình nón có diện tích bề
cầu bao quanh nó. Khi đó:
mặt là 1m2 trong một hình cầu có bán kính 1m.
N TRÚC CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KIẾẾN TRÚC CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KI
E
F S
Đơn vị độ rọi là lux (lx), 1 lux = 1 lm/m2. Kết quả tính toán trên cho chúng ta độ rọi trung bình của bề
1. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.3. CÁC ĐƠN VỊ CƠ BẢN 1.3.3. ĐỘ RỌI E, LUX (lx) Độ rọi là mật độ quang thông trên bề mặt được chiếu sáng. Như vậy nếu một bề mặt diện tích S, nhận được một quang thông F thì độ rọi E được xác định theo công thức:
mặt S.
N TRÚC CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KIẾẾN TRÚC CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KI
Vậy mỗi một điểm M của bề mặt tồn tại một độ rọi điểm ứng với cường độ sáng tới điểm đó. Trị số trung bình của độ rọi tất cả các điểm trên bề mặt S chính là độ rọi trung bình của bề mặt này.
1. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.3. CÁC ĐƠN VỊ CƠ BẢN 1.3.3. ĐỘ RỌI E, LUX (lx) Xét một điểm M trên bề mặt đó. Điểm là một phần tử của bề mặt khi diện tích của nó giảm dần đến không. Quang thông bức xạ theo hướng tới điểm M khi góc khối giảm dần đến không cũng chính là cường độ sáng trên hướng này. Vậy cường độ này cho ta độ rọi tại điểm M.
N TRÚC CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KIẾẾN TRÚC CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KI
bề mặt được gọi là hệ số đồng đều độ rọi.
Sau đây là một vài trị số độ rọi thường gặp:
0,25 lx
200 - 400 lx
100 - 300 lx
20 - 50 lx
Độ rọi giữa trưa trên mặt đất ở Hà Nội thay đổi từ 35000 - 70000 lx. Cũng như trên khi trời đầy mây từ 25000 đến 35000 lx Độ rọi đêm trăm rằm Độ rọi cho phòng làm việc Độ rọi trong nhà ở Độ rọi trên đường phố có đèn chiếu sáng
1. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.3. CÁC ĐƠN VỊ CƠ BẢN 1.3.3. ĐỘ RỌI E, LUX (lx) Tỷ số giữa độ rọi ở điểm chiếu sáng yếu nhất và độ rọi trung bình của một
N TRÚC CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KIẾẾN TRÚC CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KI
I
E
Quan hệ này cho thấy độ rọi tỷ lệ thuận với cường độ sáng và tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách từ nguồn tới mặt được chiếu sáng.
1.3. CÁC ĐƠN VỊ CƠ BẢN 1.3.3. ĐỘ RỌI E, LUX (lx) Quan hệ giữa độ rọi, cường độ và khoảng cách Xét một nguồn điểm O bức xạ quang thông với cường độ I tới một vi phân diện tích dS ở khoảng cách r so với nguồn. N là pháp tuyến của dS và dΩ là góc khối từ O nhìn dS. Ta có: cos 2 r
N TRÚC CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KIẾẾN TRÚC CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KI
1.3. CÁC ĐƠN VỊ CƠ BẢN 1.3.3. ĐỘ RỌI E, LUX (lx) Quan hệ giữa độ rọi, cường độ và khoảng cách
N TRÚC CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KIẾẾN TRÚC CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KI
Người ta định nghĩa độ chói L của một bề mặt phát sáng dS theo một hướng khảo sát là tỷ số giữa cường độ sáng Iα theo hướng đó và diện tích mặt bao nhìn thấy dS từ hướng đó.
L
I cos
dS
Đơn vị độ chói là cd/m2.
1. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.3. CÁC ĐƠN VỊ CƠ BẢN 1.3.4. ĐỘ CHÓI L. cd/m2 Một bề mặt được chiếu sáng sẽ phản xạ lại một phần quang thông nhận được và được coi là nguồn phát sáng thứ cấp. Bề mặt của nó sẽ bức xạ quang thông theo mọi hướng không gian.
N TRÚC CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KIẾẾN TRÚC CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KI
L
I dS
1. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.3. CÁC ĐƠN VỊ CƠ BẢN 1.3.4. ĐỘ CHÓI L. cd/m2 Nhận xét: Độ chói của một bề mặt bức xạ phụ thuộc hướng quan sát bề
góc với bề mặt bức xạ.
Độ chói của một mặt bức xạ không phụ thuộc khoảng cách từ
mặt đó. Khi α = 0 L┴ và I┴ tương ứng là độ chói và cường độ sáng theo hướng vuông
mặt đó đến điểm quan sát.
N TRÚC CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KIẾẾN TRÚC CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KI
1.3. CÁC ĐƠN VỊ CƠ BẢN
N TRÚC CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KIẾẾN TRÚC CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KI
1.3. CÁC ĐƠN VỊ CƠ BẢN 1.3.5. HỆ SỐ PHẢN XẠ, XUYÊN SÁNG VÀ
Nếu có một lượng quang thông Fi tới đập vào một bề mặt vật liệu thì có thể xảy ra các trường hợp sau đây: Một phần của quang thông tới sẽ phản xạ từ
bề mặt đó, ký hiệu là Fρ;
Một phần của quang thông tới sẽ bị vật liệu
hấp thụ, ký hiệu là Fα;
Một phần của quang thông tới sẽ xuyên qua
vật liệu, ký hiệu là Fτ.
Khi đó ta có:
HẤP THỤ ÁNH SÁNG
Fi = Fρ + Fα + Fτ
N TRÚC CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KIẾẾN TRÚC CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KI
1.3.5. HỆ SỐ PHẢN XẠ, XUYÊN SÁNG VÀ HẤP THỤ ÁNH SÁNG
N TRÚC CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KIẾẾN TRÚC CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KI
Nếu gọi là hệ số phản xạ ánh sáng
F iF
Nếu gọi là hệ số hấp thụ ánh sáng
F iF F iF
Nếu gọi là hệ số xuyên sáng Ta có
1. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.3. CÁC ĐƠN VỊ CƠ BẢN 1.3.5. HỆ SỐ PHẢN XẠ, XUYÊN SÁNG VÀ HẤP THỤ ÁNH SÁNG
ρ + τ + α = 1
N TRÚC CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KIẾẾN TRÚC CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KI
1. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.3. CÁC ĐƠN VỊ CƠ BẢN 1.3.5. HỆ SỐ PHẢN XẠ, XUYÊN SÁNG VÀ HẤP THỤ ÁNH SÁNG Giá trị của các hệ số ρ, α và τ thay đổi tùy theo đặc tính quang
học của các vật liệu. Ví dụ: ρ = 0,8 Bột màu trắng ρ = 0,85 Gương soi ρ = 0,90 Thạch cao trắng ρ = 0,93 Lớp mạ bạc τ = 0,8 – 0,9 Kính trong Các hệ số trên là trị số trung bình trong phạm vi bước sóng ánh sáng.
N TRÚC CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KIẾẾN TRÚC CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KI
1. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.3. CÁC ĐƠN VỊ CƠ BẢN 1.3.6. ĐỊNH LUẬT LAMBERT Định luật Lambert
(nhà toán học Đức 1728 – 1777) chỉ áp dụng cho các bề mặt phản xạ (hoặc xuyên sáng) khuếch tán hoàn toàn.
Định luật Lambert
thiết
lập mối quan hệ giữa độ rọi E mà một bề mặt có hệ số phản xạ ρ (hoặc hệ số xuyên sáng τ) nhận được và độ chói mà bề mặt này bức xạ.
N TRÚC CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KIẾẾN TRÚC CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KI
1. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.3. CÁC ĐƠN VỊ CƠ BẢN 1.3.6. ĐỊNH LUẬT LAMBERT Định luật Lambert đối với bề mặt phản xạ hoàn toàn là:
Định luật Lambert đối với bề mặt xuyên sáng hoàn toàn là:
L π = ρ E
Trong đó:
E - là độ rọi trên mặt nhận ánh sáng (mặt trước) L - là độ chói bức xạ sau khi xuyên sáng (mặt sau)
L π = τ E
N TRÚC CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KIẾẾN TRÚC CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KI
(Góc nhìn là góc tạo thành bởi hai đường thẳng nối điểm đầu
1. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.4. TIỆN NGHI NHÌN 1.4.1. MỘT SỐ ĐẶC ĐIỂM SINH LÝ CỦA SỰ NHÌN a, Khả năng phân biệt của mắt người: xác định bằng góc (đo bằng phút) mà người quan sát có thể phân biệt được hai điểm hoặc hai vạch đặt gần nhau.
Sự nhìn là bình thường nếu góc phân biệt là một phút. Để đọc
và điểm chân của vật quan sát đến quang tâm O của mắt)
Khả năng phân biệt được xem xét khi định tiêu chuẩn độ rọi
sách cần góc phân biệt 3-5 phút.
cho các công việc khác nhau.
N TRÚC CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KIẾẾN TRÚC CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KI
1. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.4. TIỆN NGHI NHÌN
L v
L n
C
L n
L L n
Trong đó Lv và Ln – tương ứng là độ chói của vật cần nhìn và
1.4.1. MỘT SỐ ĐẶC ĐIỂM SINH LÝ CỦA SỰ NHÌN b, Độ tương phản C: CIE định nghĩa độ tương phản C như sau:
C có thể dương (độ tương phản của vật sáng trên nền tối)
của nền trên đó đặt vật.
C thay đổi từ 0 cho đến 1.
hoặc âm (độ tương phản của vật tối trên nền sáng).
N TRÚC CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KIẾẾN TRÚC CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KI
1. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.4. TIỆN NGHI NHÌN 1.4.1. MỘT SỐ ĐẶC ĐIỂM SINH LÝ CỦA SỰ NHÌN b, Độ tương phản C: Sự cảm thụ độ tương phản là yếu tố cần thiết để phân biệt
Khi ΔL cực tiểu, kí hiệu là ΔLs, là độ chói nhỏ nhất cần thêm vào độ chói của vật hoặc nền để có thể phân biệt chúng, ta sẽ có ngưỡng tương phản. Ngưỡng tương phản, kí hiệu là Cn thay đổi theo độ chói của nền Ln.
các vật và hình dạng của chúng.
1 C n
L L s
Trị số nghịch đảo của ngưỡng tương phản gọi là độ nhạy cảm tương phản tương đối, kí hiệu là RCS.
được
N TRÚC CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KIẾẾN TRÚC CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KI
1. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.4. TIỆN NGHI NHÌN 1.4.1. MỘT SỐ ĐẶC ĐIỂM SINH LÝ CỦA SỰ NHÌN b, Độ tương phản C:
1
10
100
1000
10000
Ln, cd/m2
RCS
13,5
36,2
62,2
83,3
100
Dưới đây là một vài trị số của RCS.
N TRÚC CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KIẾẾN TRÚC CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KI
1. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.4. TIỆN NGHI NHÌN 1.4.2. SỰ CHÓI LÓA CIE phân biệt hai loại chói lóa. a, Chói lóa nhiễu: là sự chói lóa làm giảm khả năng nhìn do nó
làm tăng ngưỡng độ chói tương phản.
b, Chói lóa mất tiện nghi: sảy ra khi có một vật có độ chói cao
Thực nghiệm cho thấy, sự chói lóa mất tiện nghi bắt đầu khi có độ chói vượt 5000 cd/m2 trong trường nhìn. (Độ chói nhỏ nhất mắt nhận biết được là 10-5 cd/m2).
nằm trong trường nhìn của mắt.
N TRÚC CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KIẾẾN TRÚC CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KI
Khi góc bảo vệ nhỏ hơn 450 thì sự chói lóa mất tiện nghi không còn đáng kể. thường trong các nhà công nghiệp chiếu sáng bằng đèn phóng điện có chụp hở, người ta yêu cầu phải đảm bảo góc bảo vệ nhỏ hơn 600.
1. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.4. TIỆN NGHI NHÌN 1.4.2. SỰ CHÓI LÓA Thực nghiệm cho thấy, sự chói lóa mất tiện nghi càng tăng lên khi nguồn gây chói mằm sâu trong trường nhìn của mắt. Quan hệ này được đánh giá qua góc γc (góc bảo vệ) và cảm giác mất tiện nghi
N TRÚC CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KIẾẾN TRÚC CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KI
1. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.4. TIỆN NGHI NHÌN 1.4.2. SỰ CHÓI LÓA
N TRÚC CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KIẾẾN TRÚC CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KI
1.4. TIỆN NGHI NHÌN
1.4.2. SỰ CHÓI LÓA
N TRÚC CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KIẾẾN TRÚC CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KI
Độ rọi yêu cầu thường xác định bằng thực nghiệm, nó phụ thuộc vào góc phân biệt các chi tiết tương ứng với mỗi loại công việc.
1. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.4. TIỆN NGHI NHÌN 1.4.3. ĐỘ RỌI YÊU CẦU Eyc, lx. Là độ rọi trung bình trên mặt phẳng làm việc (thường nằm ngang), cần thiết để tiến hành tốt nhất công việc. Trong chiếu sáng, một độ rọi quá cao chưa chắc đã là một giải pháp chiếu sáng tốt nhất.
N TRÚC CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KIẾẾN TRÚC CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KI
1.4.3. ĐỘ RỌI YÊU CẦU Eyc, lx.
Loại công việc hoặc hoạt động
Loại chiếu sáng Độ rọi Eyc, lx
Chung, hoạt động gián đoạn, chi tiết cần nhìn thô
làm
Chung, nơi việc liên tục
20 50 100 150 200 500 750 1000
Chung hoặc cục bộ
1500
Tối thiểu cho các lối đi bên ngoài Bãi xe, lối đi Bốc dỡ hàng, bến xe, bến cảng Đường đi bên trong, cầu thang, cửa hàng Tối thiểu khi phải nhìn chi tiết Cơ khí trung bình, làm việc văn phòng Phòng vẽ, máy tính Cơ khí tinh, chạm khắc, so sánh màu, vẽ tinh vi Cơ khí chính xác, điện tử Kiểm tra các loại
Cục bộ
>2000
Các chi tiết cực kỳ tinh vi, trong công nghiệp hoăc trong phòng thí nghiệm.
N TRÚC CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KIẾẾN TRÚC CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KI
1. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.4. TIỆN NGHI NHÌN 1.4.4. ĐỘ RỌI TRỤ Et, lx. Trong chiếu sáng, nếu chỉ quan tâm đến độ rọi trên mặt ngang sẽ dẫn đến chiếu sáng phẳng, trong khi muốn phân biệt chi tiết lại cần cả chiều nghiêng tạo nên hình khối vật.
Độ rọi trụ là độ rọi mặt đứng trung bình của một
hình trụ nhỏ.
Tỷ số giữa độ rọi trụ Et và độ rọi nằm ngang En
(Et/En) là chỉ số nổi.
Để đảm bảo sự tiện nghi chiếu sáng, thường yêu
cầu chỉ số nổi từ 0,3 đến 0,7.
N TRÚC CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KIẾẾN TRÚC CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KI
Nhiệt độ màu của một nguồn sáng không phải là nhiệt độ của bản thân nó mà là nhiệt độ của vật đen tuyệt đối khi được đốt nóng đến nhiệt độ này thì ánh sáng do nó bức xạ có phổ hoàn toàn giống phổ ánh sáng của nguồn khảo sát
1. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.4. TIỆN NGHI NHÌN 1.4.5. NHIỆT ĐỘ MÀU VÀ TIỆN NGHI MÔI TRƯỜNG SÁNG Khái niệm ánh sáng trắng chưa đủ thể hiện chất lượng của các nguồn sáng khác nhau. Để đánh giá chính xác hơn các loại ánh sáng trắng người ta dùng “nhiệt độ màu” kí hiệu Tm, đơn vị là độ Kelvin (0K).
N TRÚC CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KIẾẾN TRÚC CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KI
1. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.4. TIỆN NGHI NHÌN 1.4.5. NHIỆT ĐỘ MÀU VÀ TIỆN NGHI MÔI TRƯỜNG SÁNG Người ta xác định được nhiệt độ màu của các ánh sáng trắng
2500 - 3000 0K : ánh sáng mặt trời lặn, đèn nung sáng, ánh
khác nhau như dưới đây:
4500 – 5000 0K: ánh sáng ban ngày khi trời sáng 6000 – 8000 0K: ánh sáng ngày trời đầy mây, ánh sáng “lạnh”
sáng nóng (giàu bức xạ đỏ)
(giàu bức xạ xanh da trời)
N TRÚC CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KIẾẾN TRÚC CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KI
Các nguồn sáng có nhiệt độ màu thấp chỉ dùng thích hợp cho những nơi có yêu cầu độ rọi thấp. Ngược lại những nơi có yêu cầu độ rọi cao lại đồi hỏi các nguồn sáng có nhiệt độ màu lớn.
Vì vậy, trong thiết kế chiếu sáng người ta coi nhiệt độ màu như một tiêu chuẩn đầu tiên để chọn nguồn sáng cho một không gian có độ rọi yêu cầu đã biết nhằm đạt được môi trường ánh sáng tiện nghi
Biểu đồ Kruithof cho quan hệ giữa nhiệt độ màu và độ rọi yêu cầu để đạt
được môi trường ánh sáng tiện nghi trong nội thất.
1. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.4. TIỆN NGHI NHÌN 1.4.5. NHIỆT ĐỘ MÀU VÀ TIỆN NGHI MÔI TRƯỜNG SÁNG Qua nghiên cứu thực nghiệm về tiện nghi môi trường ánh sáng nhận thấy:
N TRÚC CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KIẾẾN TRÚC CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KI
1. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.4. TIỆN NGHI NHÌN 1.4.5. NHIỆT ĐỘ MÀU VÀ TIỆN NGHI MÔI TRƯỜNG SÁNG
N TRÚC CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KIẾẾN TRÚC CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KI
1.4.5. NHIỆT ĐỘ MÀU VÀ TIỆN NGHI MÔI TRƯỜNG SÁNG
