Nhữ
ng
kiến
VẬT LÝ KIẾN TRÚC 2
PHẦN: QUANG HỌC KIẾN TRÚC
PHẦN I: NHỮNG KIẾN THỨC CHUNG VỀ KỸ THUẬT CƠ
SỞ CỦA NGHỆ THUẬT CHIẾU SÁNG
CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM VỀ BẢN CHẤT CỦA ÁNH SÁNG
I. Sóng điện từ, sự tạo thành sóng điện từ
II. Những tính chất chung của sóng điện từ
III. Sóng điện từ phẳng đơn sắc
IV. Phận loại sóng điện từ
V. Ánh sáng - bức xạ điện từ khả kiến
VI. Định luật cơ bản của quang hình học
CHƯƠNG 2: ĐẠI LƯỢNG VÀ ĐƠN VỊ ĐO ÁNH SÁNG
I.Đặc điểm của phép đo ánh sáng
1. Trắc quang chủ quan
2. Trắc quang khắc quan
II. Thông lượng bức xạ, cường độ quang phổ
III. Hàm số thị kiến, quang thông
IV. Cường độ sáng
1. Góc khối (góc không gian, góc đặc)
2. Radiant (rad)
3. Steradiant (Sr)
4. Biểu thức của góc khối nhìn từ điểm 0 tới mặt ds
5. Cường độ sáng
V. Độ rọi
VI. Độ trưng
VII. Độ chói
VIII. Quan hệ giữa độ chói và độ trưng của mặt phát sáng
IX. Quan hệ giữa độ chói của mặt phát sáng với độ rọi của mặt được rọi sáng


Nhữ
ng
kiến
CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM VỀ BẢN CHẤT
CỦA ÁNH SÁNG
I. SÓNG ĐIỆN TỪ, SỰ TẠO THÀNH SÓNG ĐIỆN TỪ
1. Thí nghiệm của Hertz
2. Luận điểm của Maxwell
1. Các giả thuyết của Măcxoen
• Giả thuyết 1:
- Mọi từ trường biến thiên theo thời gian đều sinh ra một điện trường xoáy.
- Điện trường xoáy là điện trường mà các đường sức bao quanh các đường
cảm ứng từ
• Giả thuyết 2:
- Mọi điện trường biến thiên theo thời gian đều sinh ra một từ trường xoáy.

Nhữ
ng
kiến
- Từ trường xoáy là từ trường mà các đường cảm ứng từ bao quanh các đướng sức của điện
trường.
• Dòng điện dẫn và dòng điện dịch Sự biến thiên của điện trường cũng sinh ra một từ trường
như dòng điện nên điện trường biến thiên cũng có thể xem như là dòng điện. Nó được gọi là
dòng điện dịch, dòng điện trong dây dẫn gọi là dòng điện dẫn.
2. Điện từ trường
- Phát minh của Măcxoen dẫn đến kết luận không thể có điện trường hoặc từ trường tồn tại
riêng biệt, đôc lập với nhau. Điện trường biến thiên nào cũng sinh ra từ trường biến thiên và
ngược lại từ trường biến thiên nào cũng sinh ra điện trường biến thiên.
- Điện trường và từ trường là hai mặt thể hiện khác nhau của một loại trường duy nhất gọi là

trong không gian theo thời gian.
2. Tính chất của sóng điện từ
- Sóng điện từ truyền được trong các môi trường vật chất và cả trong chân không. Vận tốc
truyền sóng điện từ trong chân không bằng vận tốc ánh sáng v = c = 3.10
8
m/s.
- Sóng điện từ là sóng ngang. Trong quá trình truyền sóng , tại một điểm bất kỳ trên phương
truyền , vectơ , vectơ luôn vuông góc với nhau và vuông góc với phương truyền sóng.

Nhữ
ng
kiến
- Sóng điện từ có tính chất giống sóng cơ học : chúng phản xạ được trên các mặt kim loại , có
thể khúc xạ và chúng giao thoa được với nhau.
- Năng lượng của sóng điện từ tỷ lệ với luỹ thừa bậc 4 của tần số.
3. Sóng điện từ trong thông tin vô tuyến
a. Khái niệm sóng vô tuyến
Sóng điện từ có bước sóng từ vài m đến vài km được dùng trong thông tin liên lạc vô tuyến
gọi là sóng vô tuyến
b. Công thức tính bước sóng vô tuyến
Trong chân không: với c = 3.10
8
m/s
Trong môi trường vật chất có chiết suất n thì
Vớí v là tốc độ ánh sáng truyền trong môi trường có chiết suất n
III. SÓNG ĐIỆN TỪ PHẲNG VÀ ĐƠN SẮC

Nhữ
ng
kiến

Nhữ
ng
kiến
Chương 2: ĐẠI LƯỢNG VÀ ĐƠN VỊ ĐO
ÁNH SÁNG
I. ĐẶC ĐIỂM CỦA PHÉP ĐO ÁNH SÁNG
Bức xạ điện từ mà mắt người nhận biết được là bức xạ điện từ khả kiến, nó là 1 dải rất
hẹp trong toàn phổ bức xạ điện từ. Như vậy ánh sang lien hệ với sự thu nhận ánh sang của
mắt người, cho nên các đại lượng quang thiết lập thành 1 nhóm riêng biệt, gồm
_ Trắc quang chủ quan
_ Trắc quang khách quan
1. Trắc quang chủ quan
Trắc quang chủ quang là phép đo các đại lượng ánh sang dựa trên tác dụng sinh lý của mắt
người
Trong miền bức xạ khả kiến, bức xạ có bước sóng khác nhau gây cảm giác khác nhau về
cường độ, về màu sắc. Cảm giác này còn thay đổi từ mắt người này sang mắt người khác, vì
vậy các đại lượng và đơn vị quang phải thiết lập với mắt trung bình (mắt trung bình là mắt
của nhiều người có thị giác bình thường)
Mắt trung bình gọi là mắt chuẩn được hội nghị trắc quang thế giới tiêu chuẩn hóa, ủy ban
thắp sang thế giới C.I.E công bố 1924
2 Trắc quang khách quan
Trắc quang khách quang là phép đo các đại lượng quang thuần túy vật lý cũng như các đại
lượng vật lý khác như năng lượng, nhiệt độ…
Một trong những đại lượng quang thường được kiểm tra trong kiến trúc là cường độ ánh sang
(độ rọi) được đo bằng Lux kế
* LUX KẾ
 Công dụng của lux kế
Lux kế dùng để đo cường độ ánh sáng.
Phần lớn lux kế đều bao gồm một phần thân, một thiết bị cảm ứng với một tế bào quang
điện, và một màn hình hiển thị. Thiết bị cảm ứng được đặt tại nguồn sáng. Ánh sáng chiếu

Định nghĩa độ rọi lux
1 lux là độ rọi có được tr ên một bề mặt có diện tích 1 mét vuông có thông lượng chiếu sáng
1 lumen.
Giải thích
Nó tương đương với 1 lumen trên m².
• Ánh sáng Mặt Trời trung bình trong ngày có độ rọi dao động trong
khoảng 32.000 (32 klx) tới 100.000 lux (100 klx)
• Các trường quay truyền hình được chiếu sáng với độ rọi khoảng 1.000
lux (1 klx)

Nhữ
ng
kiến
• Một văn phòng sáng sủa có độ rọi khoảng 400 lux
• Vào thời điểm hoàng hôn và bình minh, ánh sáng ngoài trời cũng có độ
rọi khoảng 400 lux (nếu trời trong xanh).
• Ánh sáng phản chiếu từ Mặt Trăng có độ rọi khoảng 1 lux
• Ánh sáng từ các ngôi sao có độ rọi khoảng 0,00005 lux (= 50 μlx)
Lux và lumen
Khác biệt giữa lux và lumen là lux tính theo diện tích mà thông lượng chiếu
sáng bao phủ. Ví dụ 1.000 lumen, tập trung trong một diện tích 1 m², sẽ chiếu
sáng diện tích này với độ rọi 1.000 lux. Cùng 1.000 lumen này, khi trải rộng
trên diện tích 10 m², sẽ tạo ra sự chiếu rọi mờ hơn, chỉ bằng 100 lux.
Việc đạt được độ rọi 500 lux là có thể trong nhà bếp với một ngọn đèn huỳnh
quang đặt cố định có công suất 12.000 lumen. Để chiếu sáng sàn xí nghiệp với
diện tích gấp hàng chục/trăm lần nhà bếp thì người ta cần phải có hàng
chục/trăm đèn như vậy. Vì thế, việc chiếu sáng một diện tích lớn hơn mà có
cùng một giá trị độ rọi thì cần phải có nhiều lumen hơn.
Đơn vị Lux (ký hiệu: lx) là đơn vị đo độ rọi trong SI.
Nó được sử dụng trong trắc quang học để đánh giá cường độ ánh sáng cảm

(góc không gian. góc
đặc): ω
Phần không gian giới
hạn trng hình nón đỉnh tại O, có các đường
sinh tựa trên chu vi mặt ds gọi là góc khối
nhìn từ O tới mặt ds ( hình 2_3).
2. Radiant: ( rad)
Cho đường tròn tâm O, bán kính R,giả sử,
ta có
»
AB
=R (rad)
=>chu vi đường tròn, L =
2 R
R
π
=2π ( rad)
3. Steradiant: (Sr)
Cho một mặt cầu tâm O, bán kính R

Nhữ
ng
kiến
giả sử có ds= R
2
(Sr)
diện tích mặt cầu S, góc không gian quanh tâm O, là: ω=S/R
2
=
2

5. Cường độ sáng:
+ nguồn điểm
+ nguồn mặt
+ nguồn đường
+ nguồn khối
Xét về nguồn điểm:
nguồn điểm là nguồn sáng có kích thước khá bé so
với khoảng cách rọi sáng của chúng.
==>Cường độ sáng I là đại lượng đặc trưng khả năng phát sáng của nguồn điểm trên tưng
phương

Nhữ
ng
kiến
+ là đại lượng vật lý
+ về giá trị là mật độ quang thông dF của nguồn bức xạ trong
phạm vi góc khối đến dS.
+
≅
dS
n
uuur
trùng phương đang xét
( hình 2_7 mô tả nguồn đểm O phát sáng theo mọi phương)
ta có: dI
n
=
n
dF
d

theo SI, đơn vị đo cường độ sáng là candela ( cd ), đơn vị cơ bản này được đo theo phương
vuông góc cảu nguồn sáng có diện tích 1/600000 m
2
, dưới áp suất 101,325 N/m
2
Cường độ sáng của vài nguồn:
+nến trung bình:
I ≅
1 cd + đèn dây tóc 60W:
I ≅
68 cd
+ đèn dây tóc 100W:
I ≅
128 cd + đèn dây tóc 500W:
I ≅
700 cd
+ đèn dây tóc 1500W:
I ≅
2500 cd
Từ đó suy ra được các đơn vị dẫn suất khác:
Quang thông: dF=dI.d ω= candela. Stradian= lumen ( lm)

Nhữ
ng
kiến
1W = 683 lumen 1lumen = 0,00146 w
Về quang thông:
+ quang thông toàn phần do nguồn bức xạ ra xung quanh
+ quang thông do nguồn rọi tới một diện tích nào đó
trên phương nào đó

dS r
β
đơn vị của E:
E =
F
S
=quang thong tu ngoai roi toi
dien tich mat bi roi
=
2
lumen
m

Nhữ
ng
kiến
người ta gọi đơn vị này là Lux
VD: nắng giữa trưa
≅
100000 lux
trời nhiều mây
≅
1000 lux
Đủ để đọc sách
≅
30 lux
VI. ĐỘ TRƯNG

dB=dI/ dS’ = dI/dS.cos
khi o=o’ tức là khi pháp tuyến N cũa nguyên tố phát sáng dS trùng với phương truyền quang
thông thì cos0=1 và B đạt giá trị lớn nhất.
vì rằng: dI0= dF0/dw cho nên dB0= dF0/dw.dS.cos0
kết luận: độ chói B là đại lượng vừa biểu thị mật độ góc quang thông theo phương cường độ
sáng T lại vừa biểu thị mật độ bề mặt của quang thông do mặt dS bức xạ ra.
Độ chói B là đại lượng đặc trưng do mắt người trực tiếp cảm thụ
Nếu mặt sáng bức xạ ánh sáng đều trong góc khối w thì
B=f/ w.S.cos0 hay B= I/ S.cosO
Khi O = 0 , cos O =1 thì Bmax = I/S
B phụ thuộc vào góc 0 ( do nguồn khối hay nguồn mặt đổi theo phương)
Nếu B không phụ thuộc theo phương ( B= const) thì nguồn sáng đó gọi là Lămber ( chỉ có vật
đen tuyệt đối và nhửng vật khuyếch tán ánh sáng đều theo mọi hướng mới là nguồn Lămber )
Đơn vị: cd/ m2 gọi là Nit hay Nt
Chú ý: những mặt trang trí kiến trúc như mặt gạch không trát , mặt đá thiên nhiên không trát,
độ chói phân bố trên bề mặt có thể coi như đẳng hướng
B0=I0/S.cos0 gần bằng Imax/ S = const=
VII. QUAN HỆ GIỮA ĐỘ CHÓI B VÀ ĐỘ TRƯNG R CỦA
MẶT PHÁT SÁNG:
Ta có :
B
θ
=
θω
θ
cos dSd
dF
hay dF
θωθθ
cos dSdB

I
Cho nên: R=
S
I
π
Với nguồn Lămber :
S
F
=
S
I
π
Do đó F =
π
.I =
π
.B.S
⇒
Quan hệ này gọi là định luật Lămber, và chỉ đúng khi nguồn bức xạ có đô chói B không
đổi (Nguồn bức xạ sin tính)
IX. QUAN HỆ GIỮA ĐỘ CHÓI B CỦA MẶT PHÁT SÁNG
VỚI ĐỘ RỌI E CỦA MẶT ĐƯỢC RỌI SÁNG.
Hình 2-13
Giả sử : d S:nguyên tố diện tích của nguồn sáng
B : độ chói
d
S
′
:nguyên tố diện tích của mặt được rọi sáng


B =
ω
′
d
E
⇒
Như vậy, độ rọi E trên mặt được rọi sáng do mặt phát sáng gây ra tỉ lệ thuận với độ chói B
của nguồn, với goc khối nhìn từ mặt bị rọi tới mặt phát sáng.
TH 1:Độ rọi trên một bề mặt do nguồn khối ( nguồn mặt) rọi tới :
E = B.d
ω
′
. cos
0
′
TH 2:Độ rọi trên một bề mặt do nguồn điềm rọi tới :
E =
2
1
r
cos
β
Hình 2-14
Nếu coi d
ω
′
.cos
0
′
là diện tích hình chiếu d

= : hệsốxuyên quacủavậtliệu
 ρ +α = 1
Đốivớivậtliệukhôngtrongsuốt :
ρ + α = 1
Ý nghĩa:
ρ, α :
-Thểhiệnđầyđủtínhchấtquanghọccủavậtliệu.

Nhữ
ng
kiến
-Chưachobiếtsựphânbố, ánhsángphảnxạ, xuyên qua từvậtliệu.
-Có ý nghĩa khi thiếtkế, xửlýnghệthuậtchiếusángkiếntrúc.
1. Tínhchấtphảnxạ .
1.1. Phảnxạđịnhhướng( phảnxạmặtgương).
+Xuấthiện :Vậtliệucóbềmặtnhẵnbóng.
+Tuântheođịnhluậtquanghọc.
+TiatớiFđ, tiaphảnxạ Fρ, pháptuyến N cùngthuộcmặtphẳngtới.
+Góctới i1 bằnggócphảnxạ i’1.
+ĐộchóicủaảnhtronggươngBp(xuấthiện ở bềmặtkimloạinhẵnbóng) :
Bp = ρ.B
ρ: hệsốphảnxạcủagương.
B: độchóicủanguồnsáng.
Vd: Chao đèn pin
1.2.Phảnxạkhuếchtán.
- Phảnxạkhuếchtánhoàntoàn.
- Phảnxạkhuếchtánđịnhhướng.
- Phảnxạkhuếchtánhỗnhợp.
a. Phảnxạkhuếchtánhoàntoàn.
+Đặcđiểm: phânbốđềutheocáchướngtrongbáncầutrênmặtphảnxạ.

+Đặcđiểm: góckhốicủachùmtiaphảnxạlớnhơngóckhốicủa chum tiatới.
+Chùmtiaphảnxạkhuếchtánbaophủxungquanh chum tiaphảnxạmặtgương.
c. Phảnxạkhuếchtánhỗnhợp.
Vậtliệutráng men cótínhchấtnày.
2. Tínhchấtxuyên qua.
Đốivớivậtliệutrongsuốt, ánhsángxuyên qua có 3 trườnghợp:
-Xuyên qua định hướng.
-Xuyên qua khuếch tán.
-Xuyên qua hỗn hợp.
2.1. Xuyên qua định hướng.
a.Vật liệu trong suốt có 2 bề mặt song song.

Nhữ
ng
kiến
+Phương trùng với phương của Fđ
+ i
1
= i
2
+Góckhối
Thủy tinh có tính chất này.


Trích đoạn ÁNHSÁNG MÀU TÍNH BA BIẾN CỦA THỊ GIÁC VÀ HỆ QUẢ

---