Bài 3 TÍNH CHẤT PHÁT SÁNG CỦA VẬT LIỆU – ĐỘ NHÌN VÀ NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG TÍNH CHẤT PHÁT SÁNG CỦA VẬT LIỆU I Đặc điểm chung Tính chất phát sáng của vật liệu biểu hiện qua những đặc trưng sau đây o Khi qua.
Bài 3: TÍNH CHẤT PHÁT SÁNG CỦA VẬT LIỆU – ĐỘ NHÌN VÀ NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG TÍNH CHẤT PHÁT SÁNG CỦA VẬT LIỆU I Đặc điểm chung Tính chất phát sáng vật liệu biểu qua đặc trưng sau đây: o Khi quang thông đến (Fđ) rọi vào bề mặt vật liệu phần bị phản xạ (F𝛒) phần bị vật liệu hấp thu (F𝛂) phần xuyên qua (F𝛕) o Sự thay đổi quang phổ quang thông đến sau phản xạ xuyên qua vật liệu Tức ánh sáng phản xạ xuyên qua không giống ánh sáng tới o Sự phân bố quang thông phản xạ xuyên qua không gian: Đối với vật liệu suốt, theo định luật bảo toàn lượng: Fđ = F𝛒 + F𝛂 + F𝛕 Đối với vật liệu không suốt: 𝛒 + 𝛂 = F𝛒 / Fđ = 𝛒: hệ số phản xạ vật liệu F𝜶 / Fđ = 𝛂: hệ số hấp thu vật liệu F𝛕 / Fđ = 𝛕: hệ số xuyên qua vật liệu Tính xạ: chất phản Mặt phản xạ ánh sáng gọi mặt phát sáng thứ cấp Phản xạ định hướng (phản xạ mặt gương): vật liệu có bề mặt nhẵn bóng Khi nhận ánh sáng tới cho tượng phản xạ mặt gương Phản xạ mặt gương tn theo định luật quang hình học: góc tới i1 góc phản xạ i’1 i1 = i’1 Ø Phản xạ khuếch tán: o Phản xạ khuếch tán hoàn toàn: ánh sáng phản xạ phân bố theo hướng bán cầu mặt phản xạ (mặt giấy láng trơn, mặt sơn trang trí…có tượng phản xạ o Phản xạ khuếch tán định hướng: chùm tia phản xạ khuếch tán bao phủ chung quanh tia phản xạ mặt gương Đặc điểm tượng phản xạ góc khối chùm tia phản xạ lớn góc khối chùm tia tới o Phản xạ khuếch tán hỗn hợp: vật liệu tráng men có tính chất Tính chất xuyên qua Ø Xuyên qua định hướng Vật liệu suốt có bề mặt song song (thuỷ tinh có tính chất này) Góc tới i1 góc xuyên qua i2: i1= i2 Vật liệu có mặt không song song: phương ánh sáng xuyên qua khác phương ánh sáng tới: ánh sáng xuyên qua bị phân giải, bước sóng ngắn, tia sáng xuyên qua rời xa pháp tuyến Ø Xuyên qua khuếch tán Xuyên qua khuếch tán hoàn toàn: Ánh sáng xuyên qua phân bố hướng bán cầu Ánh sáng cho cảm giác dịu mát, dễ chịu Thực tế hạn có vật liệu xun sáng khuếch tán hoàn toàn mà gặp vật liệu xuyên sáng hoàn toàn gần Thuỷ tinh màu sữa có tính chất này, thường dùng thuỷ tinh màu sữa làm chao đèn Xuyên qua khuếch tán định hướng: Thuỷ tinh lịng trắng trứng có tính chất Ø Xun qua hỗn hợp II Đặc trưng chiếu sáng kiến trúc: Khi thiết kế, xử lý chiếu sáng kiến trúc, hệ số phản xạ xuyên qua vật liệu có ý nghĩa quan trọng Các bề mặt kết cấu bao che phân cách kiến trúc có tính chất phản xạ xun qua ánh sáng chọn lọc, ánh sáng có bước sóng khác nhau, phản xạ xuyên sáng khác nhau, Do quang phổ quang thông phản xạ xuyên qua không giống nhau, không giống quang phổ quang thơng đến Vì màu sắc bề mặt quan sát mà mắt người nhìn thấy, vừa phụ thuộc vào quang phổ quang thông phản xạ hay xuyên qua, phụ thuộc vào cấu trúc, tỷ lệ ánh sáng đơn sắc hợp thành ánh sáng phản xạ hay xuyên qua Khả hấp thu ánh sáng hoàn toàn khác vật liệu khác Ánh sáng đơn sắc khác bị vật liệu hấp thu khác Điều làm cho ánh sáng phản xạ xuyên qua không giống ánh sáng tới Mặt nhận ánh sáng coi nguồn sáng thứ cấp nhờ tính chất phản xạ xuyên qua ánh sáng từ ngồi rọi tới ĐỘ NHÌN VÀ NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG I Cấu tạo thu nhận ánh sáng mắt Độ nhìn mức độ nhìn rõ vật quan sát, mục đích Quang học kiến trúc Độ nhìn liên hệ trực tiếp với khả thu nhận ánh sáng mắt cần tìm hiểu cấu tạo thu nhận ánh sáng mắt A: giác mạc B: thuỷ tinh dịch i-i: lòng đen P: lỗ hở nhỏ lòng đen C: thuỷ tinh thể thấu kính mặt cong lồi, cấu tạo chất suốt, đàn hồi, mặt cong lồi thay đổi độ cong D: thuỷ tinh dịch r-r: màng thần kinh thị giác, tựa lưới đan dây thần kinh thị giác phần phía sau mắt gọi võng mạc V: điểm vàng, đối diện với thuỷ tinh thể C giao điểm trục mắt võng mạc Điểm vàng nhạy ánh sáng Võng mạc nơi nhận kích thích từ bên ngồi rọi tới, màng lưới thần kinh thị giác võng mạc chứa tế bào nhạy ánh sáng, tế bào hữu sắc gọi tế bào nón, chung quanh tế bào vơ sắc gậy Hai loại tế bào giữ vai trò khác xuất ánh sáng Tế bào vô sắc nhạy tế bào hữu sắc khơng có khả phân biệt màu sắc v Thị giác ban ngày: Thị giác ban ngày liên hệ với kích thích tế bào hữu sắc Khi độ rọi E đủ lớn với E ≥ 10lux (ánh sáng bạn ngày) tế bào hữu sắc cho cảm giác màu sắc phân biệt chi tiết vật quan sát v Thị giác hồng hơn: Thị giác hồng liên hệ với kích thích tế bào vơ sắc, độ rọi E≤0,01lux (ánh sáng hồng hơn) tế bào vơ sắc làm việc Độ rọi E = 0,01 lux -> 10 lux loại tế bào làm việc Độ nhìn phụ thuộc nhân tố sau: Ø Góc nhìn suất phân ly Ø Tỷ lệ độ chói B vật quan sát (bối cảnh) – độ tương phản Ø Độ chói vật quan sát, phương ánh sáng tới tầm nhìn Ø Khoảng cách vật quan sát tới mắt Ø Thời gian quan sát Ø Hiện tượng loá mắt tương quan độ chói trường sáng • Góc nhìn suất phân ly: Góc nhìn góc tạo thành đường thẳng nối điểm đầu điểm chân vật quan sát đến quang tâm O mắt Vật cách mắt xa góc nhìn bé Về giá trị góc nhìn tỷ lệ thuận với độ lớn vật quan sát, tỷ lệ nghịch với khoảng cách từ mắt đến vật quan sát Góc nhìn 𝛂 nhỏ đủ mắt nhìn thấy vật quan sát gọi suất phân ly, góc nhìn gọi góc nhìn cực tiểu giới hạn αmin gh Mắt thường phân biệt được: Ø điểm cách 1mm - cách mắt 3m, Ø điểm cách 1cm – cách mắt 30m Trường ánh sáng toàn phần mà mắt bao quát bằng: Ø Trên phương thẳng đứng: 1300 Ø Trên phương nằm ngang: 1600 Thiết kế kiến trúc lấy nửa giá trị để đảm bảo độ rõ Dưới độ rọi ban ngày mắt phân biệt rõ vật quan sát đặt cách mắt lớn điểm cực cận ít, khoảng cách thường 25cm gọi khoảng cách nhìn tốt • Tỷ lệ độ chói B vật quan sát bối cảnh (độ tương phản) Tỷ lệ độ chói vật quan sát bối cảnh (phông, nền) mức độ khác cường độ sáng vật quan sát bối cảnh • Độ chói vật quan sát: Vật quan sát phải có độ chói định nhìn thấy • Khoảng cách vật mắt: Khoảng cách vật quan sát mắt xa rõ Có góc nhìn α , K hệ số giá trị tương phản khoảng cách đến mắt khác khả phân biệt màu sắc, chi tiết khác nhau, ngun nhân tính chất suốt khơng khí Lớp khơng khí dày, suốt Cho nên khảo sát ảnh hưởng khoảng cách nhìn độ nhìn phải xét cụ thể điều kiện khơng khí địa phương xây dựng cơng trình, vùng mà tính chất suốt khơng khí cần tăng kích thước chi tiết kiến trúc cho phù hợp với khoảng cách nhìn • Thời gian quan sát: Thời gian quan sát lâu có đủ thời gian để quan sát kỹ chi tiết vật Mắt có đủ thời gian để thích nghi với ánh sáng vật bối cảnh Quá trình thích nghi phụ thuộc vào cường độ sáng môi trường chuyển tiếp Khi chuyển từ môi trường sáng sang mơi trường tối q trình thích nghi tối, ngược lại q trình thích nghi sáng Q trình thích nghi tối lâu, q trình thích nghi sáng ngắn cần vài phút Nghiên cứu ảnh hưởng điều kiện cần đủ đảm bảo độ nhìn Khi thiết kế chiếu sáng kiến trúc, trước tiên phải tạo môi trường sáng đầy đủ ổn định, tiện nghi nhìn tối ưu vị trí quan sát • Hiện tượng lố mắt độ chói trường sáng: Khi mơi trường sáng tồn chênh lệch mức độ chói, tầm nhìn khơng tránh khỏi tượng lố mắt, tiện nghi nhìn Lố mờ: Làm mờ vật quan sát Hiện tượng loá mờ phụ thuộc vào độ chói nguồn sáng phương tới tia sáng phương nhìn Nếu phương tới tia sáng hợp với phương nhìn góc 𝛉>600 khơng cịn bị lố Khi gặp nguồn sáng lớn, phản ứng tự vệ mắt khép nhỏ lỗ ngươi, độ rọi võng mạc giảm yếu làm mờ hình ảnh vật quan sát Lố tiện nghi nhìn: Hiện tượng lố nghiêm trọng đến mức hồn tồn tiện nghi nhìn Khó xác định xác tượng loá Chiếu sáng nhân tạo phân biệt quy định số đánh giá tượng loá mắt: o Chỉ số lố mắt tiện nghi nhìn M, trường sáng phân bố độ chói khơng gây o Chỉ số loá N, đánh giá tác động gây loá hệ thống chiếu sáng tạo nên Q trình thích nghi: Là q trình thị giác hồng hoạt động Khi chuyển từ độ rọi lớn qua độ rọi nhỏ, tế bào vô sắc đạt độ hoạt động cực đại mà cần có thời gian quen dần – thích nghi Vì chuyển từ thị giác ban ngày sang thị giác hồng q trình chuyển tiếp tương đối chậm Đặc điểm quan trọng chiếu sáng kiến trúc Quang thông nhỏ đủ gây cảm giác sáng mắt thích nghi gọi ngưỡng nhạy Thị giác ban ngày mắt nhận độ rọi lớn E=50lux Độ rọi lớn gây đau mắt hại võng mạc Khi chuyển nhanh từ mơi trường sáng qua sáng nhiều dù quang thơng môi trường sáng nhiều không vượt giới hạn chịu mắt làm hại võng mạc II Tính màu ánh sáng cảm nhận thị giác: Vật quan sát có màu nhận ánh sáng từ rọi tới, cảm nhận màu vật liên quan tới đặc điểm sinh lý mắt người, tức phụ thuộc vào độ nhạy tế bào nón – thị giác ban ngày Khả cảm nhận màu mắt người đặc trưng thơng số: o Độ chói ánh sáng màu, biểu thị số lượng ánh sáng o Độ màu, xác định bước sóng đơn sắc màu hỗn hợp o Độ khiết ánh sáng trắng, đánh giá mức độ liên tục phổ xạ toàn phần Ba thông số đặc trưng đặc điểm sinh lý mắt người cảm nhận ánh sáng màu gọi tính ba biến thị giác Nếu đặt màu liền trắng, mắt thấy hỗn hợp màu đơn sắc, đồng thời mắt cảm nhận hỗn hợp màu đơn sắc có bước sóng trung gian màu đơn sắc thành phần Nếu chọn màu cho màu có bước sóng đầu phổ nhìn thấy, để hỗn hợp màu đủ cho cảm nhận mắt tất màu sắc mong muốn màu sau: o Màu đỏ λ = 700mµ o Màu xanh λ = 546mµ o Màu xanh da trời λ = 436mµ Gọi hệ thống RGB Nguyên lý thị giác biến hoàn toàn tác động sinh lý thị giác vật lý Theo hệ thống màu RGB số màu hỗn hợp có bước sóng phạm vi λ = 436 - 546m µ cần có màu đỏ với tỷ lệ âm ( nhược điểm hệ thống RGB ... rọi tới ĐỘ NHÌN VÀ NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG I Cấu tạo thu nhận ánh sáng mắt Độ nhìn mức độ nhìn rõ vật quan sát, mục đích Quang học kiến trúc Độ nhìn liên hệ trực tiếp với khả thu nhận ánh sáng mắt... gọi khoảng cách nhìn tốt • Tỷ lệ độ chói B vật quan sát bối cảnh (độ tương phản) Tỷ lệ độ chói vật quan sát bối cảnh (phơng, nền) mức độ khác cường độ sáng vật quan sát bối cảnh • Độ chói vật quan... bảo độ nhìn Khi thiết kế chiếu sáng kiến trúc, trước tiên phải tạo môi trường sáng đầy đủ ổn định, tiện nghi nhìn tối ưu vị trí quan sát • Hiện tượng lố mắt độ chói trường sáng: Khi môi trường sáng