Bài giảng Vật lý kiến trúc - Phần II: Chiếu sáng tự nhiên và nhân tạo các công trình kiến trúc trình bày các khái niệm về bức xạ, ánh sáng, màu sắc; ánh mắt và sự cảm thụ ánh sáng, màu sắc; các đơn vị cơ bản, tiện nghi nhìn.
AMBIENT/
Chủ đề:
Nội dung Text: Bài giảng Vật lý kiến trúc - Phần II: Chiếu sáng tự nhiên và nhân tạo các công trình kiến trúc
- VẬT LÝ KIẾN TRÚC
PHẦN II
CHIẾ
CHIẾU SÁNG TỰ NHIÊN & NHÂN TẠO
TỰ TẠ
CÁC CÔNG TRÌNH KIẾN TRÚC
KIẾ
- CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KIẾN TRÚC
KIẾ
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.
- CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KIẾN TRÚC
KIẾ
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
theo từng dải rất hẹp trong phạm vi từ 380mμ đến
760mμ.
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.
- CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KIẾN TRÚC
KIẾ
1. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN
1.1 BỨC XẠ, ÁNH SÁNG, MÀU SẮC
Lăng kính tách ánh sáng thành các tia đơn sắc
- CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KIẾN TRÚC
KIẾ
1. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN
1.1 BỨC XẠ, ÁNH SÁNG, MÀU SẮC
Có thể biểu diễn AS của nguồn sáng dưới dạng phổ AS.
Ánh sáng chỉ gồm một bước sóng gọi là ánh sáng đơn
sắc, nó chỉ có một màu thuần khiết.
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.
- CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KIẾN TRÚC
KIẾ
1. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN
1.1 BỨC XẠ, ÁNH SÁNG, MÀU SẮC
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
tạp.
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.
- CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KIẾN TRÚC
KIẾ
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.
- CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KIẾN TRÚC
KIẾ
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
trung hình ảnh ở võng mạc.
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.
- CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KIẾN TRÚC
KIẾ
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.
- CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KIẾN TRÚC
KIẾ
1. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN
1.2. MẮT NGƯỜI & SỰ CẢM THỤ AS, MÀU SẮC
1.2.2. SỰ NHÌN
- CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KIẾN TRÚC
KIẾ
1. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN
1.2. MẮT NGƯỜI & SỰ CẢM THỤ AS, MÀU SẮC
1.2.2. SỰ NHÌN
- CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KIẾN TRÚC
KIẾ
1. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN
1.2. MẮT NGƯỜI & SỰ CẢM THỤ AS, MÀU SẮC
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.
Gọi là thích ứng sáng khi chuyển từ tối sang sáng và thích
ứng tối khi chuyển từ sáng sang tối.
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.
- CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KIẾN TRÚC
KIẾ
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.
- CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KIẾN TRÚC
KIẾ
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.
- CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KIẾN TRÚC
KIẾ
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:
- CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KIẾN TRÚC
KIẾ
1. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN
1.3. CÁC ĐƠN VỊ CƠ BẢN
1.3.1. QUANG THÔNG F, LUMEN (lm)
2
F kW v d
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,
- CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KIẾN TRÚC
KIẾ
1. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN
1.3. CÁC ĐƠN VỊ CƠ BẢN
1.3.1. QUANG THÔNG F, LUMEN (lm)
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 : 2
F 683 W v d
1
Như vậy, quang thông là một đơn vị đo ánh sáng đã xét đến
đặc điểm cảm thụ của mắt người.
- CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KIẾN TRÚC
KIẾ
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
không đồng đều vào vào không gian quanh nó.
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 :
dF
I lim
OA d 0 d
- CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KIẾN TRÚC
KIẾ
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:
F
I
- CSTN& NT CÁC CÔNG TRÌNH KIẾN TRÚC
KIẾ
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).
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:
Ngọn nến: 0,8 cd theo mọi hướng không gian
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)
Thêm vào BST
Báo xấu
Download
Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ
