Musina.K.I..Lekcii.po.discipline.Koloristika

произведение. Обращаясь к истории русской архитектуры, можно найти в разнообразии композиций, форм, пластических и цветовых решений различных стилей общие законо-

мерности, связанные с особенностями природного освещения места строительства. Так, в

районах с преобладающим рассеянным светом облачного неба создаются особенно благоприятные условия для ощущения цветовых нюансов (благодаря высокой цветовой чувствительности глаза при дневном рассеянном освещении) и восприятия силуэтной архитектуры (благодаря высокой яркости облачного неба). Тщательно прорисованные прекрасные силуэты русских церквей и соборов на фоне светлого неба гармонично впи-

сываются в окружающую природу.

Глаз не только реагирует на высокие яркости и сопутствующие им контрасты, но и

"охотится" за ними, выделяя наиболее яркие и контрастные участки поля зрения. Этой свойство глаза следует учитывать в архитектурной композиции. Световая композиция русского храма как бы "втягивает" посетителя в него, ведет его к центру и заставляет затем поднять голову кверху — к светоносному куполу, внутренняя поверхность которого, наиболее яркая, являет собой и живописную кульминацию интерьера.

Современное общественное сооружение, как правило, большое по размерам и числу помещений, выдвинуло задачу светового ансамбля как синтеза световой архитектуры его отдельных интерьеров. Организация яркостного ритма в интерьере решает только функциональную сторону дела. Умелое распределение яркостей в помещении делает пространство более глубоким и архитектурно выразительным. В соответствии с законами адаптации темное пространство прекрасно "работает" на последующее светлое, так как глаз, адаптированный к темноте, лучше воспринимает освещенное пространство;

адаптация к свету позволяет лучше чувствовать темноту. При удачно выбранных светлотных соотношениях освещенное малое пространство при переходе в него из темного помещения может показаться большим.

11

4.2. Основные величины, единицы и законы

Фотометрические понятия и единицы. Основные понятия

Прежде чем рассматривать законы оптических явлений, мы должны составить себе представление об измерении света — фотометрии, которая сводится к измерению энергии, приносимой световой волной, или к измерению величин, так или иначе связанных с этой энергетической характеристикой.

Этим объясняется многообразие фотометрических понятий, к рассмотрению которых мы переходим.

1. Поток лучистой энергии F. Представим себе источник света настолько малых размеров, что на некотором расстоянии от него можно считать поверхность распространяющейся волны сферической. Такой источник обычно называют точечным.

Расположим на пути лучистой энергии, идущей от нашего источника L (рис. 3.1), какуюнибудь малую площадку s измерим количество энергии Q, протекающее через эту площадку за время t , Для этой цели можно покрыть площадку веществом, поглощающим всю падающую энергию (сажа), и измерить поглощенную энергию, например, по

показывающее количество лучистой энергии, протекающей через площадку s за единицу времени, т. е. мощность сквозь поверхность о, называется потоком лучистой энергии

через поверхность s.

Так как лучистая энергия в однородной среде распространяется прямолинейно, то, проведя из точки L совокупность лучей, опирающихся на контур площадки s, мы получим конус, ограничивающий часть потока, протекающую через s. Если внутри среды поглощения энергии нет, то через любое сечение этого конуса протекает один и тот же поток. Сечение конуса сферической поверхностью с центром в L и с радиусом, равным единице, дает меру телесного угла конуса dW. Если нормаль п к поверхности s составляет угол i с осью конуса, а расстояние от L до площадки есть R, то

(1.2)

Таким образом, выделенная нами часть потока приходится на телесный угол dW. При этом мы предполагаем, что линейные размеры площадки s малы по сравнению с R, так что dW- небольшая величина и внутри dW, поток можно считать равномерным. Полный поток, идущий от L по всем направлениям, будет

Поток есть основное понятие, необходимое для оценки количества энергии, проникающей в наши приборы. Знание потока существенно необходимо при расчете многих оптических устройств. Такой приемник, как, например, фотоэлемент, непосредственно реагирует на поток .

12

Оптическая часть электромагнитного спектра лучистой энергии включает в себя области ультрафиолетового, видимого и инфракрасного излучения.

Ультрафиолетовым является излучение, длины волн λ монохроматических составляющих которого меньше длин волн видимого излучения и больше 1 нм (Нанометр

— единица измерения длины волны, равная 1/1000000 части миллиметра). По данным Международной комиссии по освещению (МКО), различают следующие области ультрафиолетового излучения: УФ-А с длинами волн 315—400 нм; УФ-В с длинами волн 280—315 нм; УФ-С с длинами волн 100—280 нм.

Видимое излучение (свет) непосредственно вызывает зрительные ощущения. Нижняя граница спектральной области видимого излучения лежит между 380 и 400 нм, верхняя — между 760 и 780 нм.

Инфракрасным называют излучение, длины волн монохроматических составляющих которого больше длин волн видимого излучения и меньше 1 мм. По данным МКО, различают следующие области инфракрасного излучения: ИК-А с длинами волн 780— 1400 нм; ИК-В с длинами волн 1,4— 3 мкм; ИК-С с длинами волн 3 мкм— 1 мм.

Различают монохроматическое и сложное видимое излучение.

Монохроматическое излучение характеризуется очень узкой областью частоты (или длин волн), которая может быть определена одним значением частоты (или длины волны).

Сложное излучение характеризуется совокупностью монохроматических излучений разных частот. Пример сложного излучения — дневной свет. Под спектром излучения понимают распределение в пространстве сложного излучения в результате его разложения на монохроматические составляющие.

Действуя на глаз, излучения, имеющие разную длину волны, вызывают ощущение того или иного цвета.

Приближенные границы цветных полос видимого излучения:

13

Средний человеческий глаз наиболее чувствителен к желто-зеленым излучениям с длиной волны λ = 555 нм. На рис. 3.5 приводятся кривые относительной спектральной световой эффективности монохроматических излучений с длиной волны λ для дневного V(λ) и ночного V'(λ) зрения.

Сравнение этих кривых свидетельствует о том, что в условиях ночного зрения глаз человека наиболее чувствителен к голубым излучениям с длиной волны λ=510 нм.

При оценке качества световой среды решающее значение имеет яркость свечения источника света и освещаемых им поверхностей. Яркость — световая величина,

которая непосредственно воспринимается глазом; она представляет собой поверхностную плотность силы света в заданном на правлении, которая определяется отношением силы света к площади проекции светящейся поверхности на плоскость, перпендикулярную тому же направлению.

При оценке качества световой среды решающее значение имеет яркость свечения источника света и освещаемых им поверхностей. Яркость — световая величина, которая непосредственно воспринимается глазом; она представляет собой поверхностную плотность силы света в заданном направлении, которая определяется отношением силы света к площади проекции светящейся поверхности на плоскость, перпендикулярную тому же направлению.

Различают два частных случая определения яркости L:

1) яркость в точке М поверхности источника в направлении светового луча I определяется по формуле

L= I /Acos Θ,

где I — сила света в направлении I; А — элемент светящей поверхности, содержащей точку M; Acos Θ — сила света, приходящаяся на единицу площади проекции;

14

Между яркостью и освещенностью поверхности, равномерно рассеивающей падающий на нее свет, существует важнейшая зависимость

L = Е ρ/ π

где ρ — коэффициент отражения.

При световом потоке, проходящем через рассеивающее стекло с коэффициентом пропускания τ, яркость стекла определяется по формуле

L = Еτ / π

По характеру распределения световых потоков, отраженных поверхностью или пропущенных телом, различают следующие основные их виды:

а) рассеянное (диффузное) отражение от оштукатуренной поверхности потолка и стен или пропускание света молочным стеклом

б) направленное отражение или пропускание, например при отражении света от зеркал и полированных поверхностей металла или пропускание света через оконное стекло

в) направленно-рассеянное отражение, например от поверхностей, окрашенных масляной краской, или пропускание света матированным стеклом

Схема, характеризующая диффузное отражение (а) и диффузное пропускание (б) света:

Освещенность поверхности представляет собой плотность светового потока, т.е. отношение светового потока Ф, падающего на элемент поверхности, содержащей данную точку, к площади этого элемента

Е=Ф/А

16

Единица освещенности — люкс (лк); 1 лк равен освещенности, созда-

ваемой световым потоком в 1 лм, равномерно распределенным на поверхности площадью 1 м2.

Об освещенности, равной 1 лк, можно судить по следующим примерам: освещенность горизонтальной поверхности при лунном освещении (полнолуние) составляет 0,2 лк; в белые петербургские ночи — 2—3 лк; минимальная освещенность на проезжей части улиц (посередине между фонарями) — 1—0,5 лк.

Освещенность, создаваемая точечным излучателем (рис. 3.10) с заданным распределением силы света, определяется по формуле где / — сила света, кд; d — расстояние от источника света до точки А/, в которой определяется освещенность.

Ем = Icos ά/d2

Критерием оценки переменного естественного освещения служит коэффициент естественной освещенности (КЕО), который представляет собой отношение естественной освещенности Ем, создаваемой в точке М на заданной (рабочей) поверхности внутри помещения светом неба (непосредственно или после отражения), к одновременному значению наружной горизонтальной освещенности под открытым небосводом Ен. КЕО выражается в процентах. Участие прямого солнечного света в определении Ем и Ен исключается. Значение КЕО, обозначаемого в формулах как е, находится из выражения

ем = Ем/Ен)100%.

Графическая модель небосвода.

17