2.3 光與視覺

2.3.1 視覺

光作用于視覺器官，使感受細胞興奮，其信息經視覺神經系統加工后便產生視覺。通過視覺，人和動物感知外界物體的大小、明暗、顏色、動靜，獲得對機體生存具有重要意義的各種信息。至少有80%以上的外界信息經視覺獲得，視覺是人和動物最重要的感覺。

視覺的形成過程是：光線→角膜→瞳孔→晶狀體（折射光線）→玻璃體（固定眼球）→視網膜（形成物像）→視神經（傳導視覺信息）→大腦視覺中樞（形成視覺）。

2.3.2 光視效能

光視效能描述某一波長的單色光輻射通量可以產生多少相應的單色光通量，即光視效能定義為同一波長下測得的光通量與輻射通量的比值，單位為流明/瓦特（lm/W）。

Φv(λ)=KmV(λ)Φe(λ)（2-1）

光和輻射之間的關系量，等于光通量與相應的輻通量之商。對于復合輻射，其符號為K。式（2-1）中，Φe為光通量；Φv為輻通量；V(λ)是光譜光視效率；Km是K(λ)的最大值，稱為最大光譜光視效能。1977年國際計量委員會統一采用頻率為540×1012Hz的單色輻射（相當于λ=555nm）的最大光譜光視效能，K=683lm/W。

2.3.3 視覺適應

視覺適應是指視覺器官的感覺隨外界亮度的刺激而變化的過程；有時也指該過程達到的最終狀態。視覺適應的機制包括視細胞或神經活動的重新調整、瞳孔的變化，以及明視覺與暗視覺功能的轉換。由黑暗環境進入明亮環境，眼睛過渡到明視覺狀態稱為明適應，所需時間為幾秒或幾分鐘。由明亮環境進入黑暗環境，轉換成暗視覺狀態稱為暗適應，約需要十幾分鐘到半小時。頻繁的視覺適應會導致視覺疲勞。

1．光適應

人剛從暗處走到亮處的時候，最初的一瞬間會感到強光耀眼發眩，眼睛睜不開，什么都看不清楚，要過幾秒鐘才能恢復正常，這就是光適應現象。光適應是視覺器官對強光的感受性下降的過程。光適應與集中分布在視網膜中央的凹的錐體細胞關系非常密切，只要環境中光照亮度超過每平方米103燭光，視錐細胞就會被激活。光適應的過程一般比較迅速，所用的測定方法不同，得到的結果也不盡相同。但是，一般說來，在最初半分鐘內感受性下降很快，以后適應的速度有所減慢，2～3min內即可達到穩定水平。

2．暗適應

人剛從亮處走進暗室的時候，開始時什么也看不見，經過相當長的時間，視覺才恢復，這就是暗適應的過程。暗適應是由于光刺激由強到弱的變化，從而使眼睛的感受性相應地發生由低到高的變化。

2.3.4 可見度與眩光

1．可見度

可見度又稱能見度，指觀察者離物體多遠時仍然可以清楚地看見該物體。氣象學中，能見度被定義為大氣的透明度，因此在氣象學里，同一空氣的能見度在白天和晚上是一樣的。能見度的單位一般為米（m）或千米（km），天氣好的時候能見度高，數值大；天氣差時能見度低，數值小。低能見度多出現于雨天、大霧及有煙霞的日子?？諝馕廴緯乐亟档湍芤姸?，因此不少地區以能見度作為空氣污染的指標之一。能見度對于航空、航海和駕駛都非常重要。

2．眩光

視野中由于不適宜亮度分布，或在空間或時間上存在極端的亮度對比，以致引起視覺不舒適和降低物體可見度的視覺條件，稱為眩光。眩光是影響照明質量的重要因素。

眩光按其效應可分為失能眩光和不舒適眩光。失能眩光又稱為生理眩光，這種眩光會妨礙對物體的視覺功能效果，使視功能下降，但它不一定引起不舒適感。不舒適眩光又稱為心

理眩光，這種眩光使人不舒適，但它不一定妨礙對物體的視覺功能效果。CIE對于眩光限制的質量等級，如表2-5所示。

表2-5 CIE對于眩光限制的質量等級

2.3.5 照度及其均勻度

1．照度

照度是指物體被照亮的程度，采用單位面積所接收的光通量來表示，單位為勒[克斯]（lx）。

1勒等于1流明（lm）的光通量均勻分布于1m2面積上的光照度。照度以垂直面所接受的光通量為標準，若傾斜照射則照度下降。

一般而言，居家空間到底使用何種光源，除依據室內的整體規劃外，也應考慮用電效率及各場所所需的應有照度。每一不同應用目的的場所，均有其合適的照度來配合。例如，起居間所需照明照度為150～300lx；一般書房照度為100lx，但閱讀時所需照明照度則為600lx，所以最好再使用臺燈作為局部照明。各場所照度見表2-6。

表2-6 各場所照度

一般情況下，夏日陽光下照度為100000lx；陰天室外為10000lx；室內日光燈為100lx；距60W臺燈60cm桌面為300lx；電視臺演播室為1000lx；黃昏室內為10lx；夜間路燈為0.1lx；燭光（20cm遠處）為10～15lx。

室內剛能辨別人臉的輪廓時，照度為20lx；下棋打牌的照度為150lx；看小說約需250lx，即25W白熾燈離書30～50cm；書寫約需要500lx，即40W白熾燈離書30～50cm；看電視約需30lx，用一支3W的小燈放在視線之外就行了。

2．照度均勻度

照度均勻度是指規定表面上的最小照度值與平均照度值之比：照度均勻度=最小照度值/平均照度值最小照度值是按照逐點計算法算出來的。

2.3.6 亮度與光色舒適度

1．亮度

亮度是表征發光體（反光體）表面發光（反光）強弱的物理量。人眼從一個方向觀察光源時，在該方向上的光強與人眼所“見到”的光源面積之比，定義為該光源單位的亮度，即單位投影面積上的發光強度。亮度的單位是坎德拉/平方米（cd/m2）。

亮度是人對光的強度的感受。亮度是一個主觀量，客觀的相應的量是光強。這兩個量在一般的日常用語中往往被混淆。

2．光色舒適度

光色舒適度是指觀看光源時眼睛主觀的舒適感受，具體表現在觀看光源達一定時間后眼睛的疲勞程度、眨眼頻率、視力狀況等。

（1）低照度下，舒適的光色是接近火焰的低色溫光色。

（2）偏低或中等照度下，舒適的光色是接近黎明和黃昏的色溫略高的光色。

（3）較高照度下，舒適的光色是接近中午陽光或高色溫的藍天的光色。