SLIDE BÀI GIẢNG_TÍNH CHẤT PHÁT SÁNG ĐỘ NHÌN

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 quang thông đến (Fđ) rọi vào bề mặt của vật liệu thì một
phần bị phản xạ (F𝛒) một phần bị vật liệu hấp thu (F𝛂) và một
phần xuyên qua (F𝛕).
o Sự thay đổi quang phổ của quang thông đến sau khi phản xạ và
xuyên qua vật liệu. Tức là ánh sáng phản xạ và xuyên qua
không giống ánh sáng tới.
o Sự phân bố quang thông phản xạ và xuyên qua trong không
gian:
Đối với vật liệu trong suốt, theo định luật bảo toàn năng
lượng:
Fđ = F𝛒 + F𝛂 + F𝛕
Đối với vật liệu không trong suốt:
𝛒 + 𝛂 = 1
F𝛒 / Fđ = 𝛒: hệ số phản xạ của vật liệu
F𝜶 / Fđ = 𝛂: hệ số hấp thu của vật liệu
F𝛕 / Fđ = 𝛕: hệ số xuyên qua của vật liệu

Tính
xạ:

chất

phản

Mặt phản xạ ánh
sáng gọi là 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 sẽ cho hiện
tượng phản xạ như mặt gương. Phản
xạ mặt gương tuân theo định luật
quang hình học: góc tới i1 bằng
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 đều
theo các hướng trong bán cầu
trên mặt phản xạ (mặt giấy
láng trơn, mặt sơn trang

trí…có hiện tượng phản xạ này
o Phản xạ khuếch tán định hướng: chùm tia phản
xạ khuếch tán bao phủ chung quanh tia phản
xạ mặt gương. Đặc điểm của hiện tượng phản
xạ này là góc khối của chùm tia phản xạ lớn
hơn góc khối của chùm tia tới.


o Phản xạ khuếch tán hỗn hợp: vật
liệu tráng men có tính chất này


Tính chất xuyên qua

Ø Xuyên qua định hướng
Vật liệu trong suốt có 2 bề mặt
song song (thuỷ tinh có tính
chất này).
Góc tới i1 bằng góc xuyên qua
i2: i1= i2
Vật liệu có 2 mặt khơng song
song: phương của ánh sáng
xun qua khác phương ánh sáng
tới: ánh sáng xuyên qua bị
phân giải, bước sóng càng
ngắn, tia sáng xuyên qua càng
rời xa pháp tuyến


Ø Xuyên qua khuếch tán

Xuyên qua khuếch tán hoàn toàn:
Ánh sáng xuyên qua phân bố đều trên các
hướng trong bán cầu dưới. Ánh sáng này
cho cảm giác dịu mát, dễ chịu.
Thực tế rất hạn ít có vật liệu xun
sáng khuếch tán hoàn toàn mà chỉ gặp
vật liệu xuyên sáng hoàn tồn gần đúng.
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 lòng trắng trứng có
tính chất này

Ø Xun qua hỗn hợp


II. Đặc trưng của chiếu sáng kiến trúc:
Khi thiết kế, xử lý chiếu
sáng kiến trúc, hệ số phản
xạ và xuyên qua của vật liệu
có ý nghĩa rất quan trọng.
Các bề mặt của kết cấu bao
che và phân cách trong kiến
trúc đều có tính chất phản
xạ và xun qua ánh sáng
chọn lọc, ánh sáng có bước
sóng khác nhau, phản xạ và

xuyên sáng khác nhau,
Do đó quang phổ của quang thơng phản xạ và xuyên qua cũng không
giống nhau, cũng không giống quang phổ của quang thơng đến.
Vì vậy màu sắc trên bề mặt quan sát mà mắt người nhìn thấy, vừa phụ
thuộc vào quang phổ của quang thông phản xạ hay xuyên qua, phụ
thuộc vào cấu trúc, tỷ lệ các ánh sáng đơn sắc hợp thành trong ánh
sáng phản xạ hay xuyên qua
Khả năng hấp thu ánh sáng hoàn toàn khác nhau đối với vật liệu khác
nhau. Ánh sáng đơn sắc khác nhau bị vật liệu hấp thu cũng khác
nhau. Điều này làm cho ánh sáng phản xạ hoặc xuyên qua không giống
ánh sáng tới.
Mặt nhận được ánh sáng được coi là nguồn sáng thứ cấp nhờ tính chất
phản xạ hoặc xuyên qua ánh sáng từ ngoài rọi tới.


ĐỘ NHÌN VÀ NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG


I. Cấu tạo và sự thu nhận ánh sáng của mắt
Độ nhìn là chỉ mức độ nhìn rõ vật quan sát, là mục đích của Quang
học kiến trúc.
Độ nhìn liên hệ trực tiếp với khả năng thu nhận ánh sáng của mắt
do đó cần tìm hiểu cấu tạo và sự thu nhận ánh sáng của mắt.
A: giác mạc
B: thuỷ tinh dịch
i-i: lòng đen
P: con ngươi là lỗ hở nhỏ của lịng
đen
C: thuỷ tinh thể là thấu kính 2 mặt
cong lồi, cấu tạo bằng một chất

trong suốt, đàn hồi, 2 mặt cong lồi
có thể thay đổi độ cong.
D: thuỷ tinh dịch
r-r: màng thần kinh thị giác, tựa như một
lưới đan bằng các dây thần kinh thị giác
ở phần phía trong và sau mắt gọi là võng
mạc.
V: điểm vàng, đối diện với thuỷ tinh thể
C trên giao điểm giữa trục mắt và võng
mạc. Điểm vàng rất nhạy ánh sáng


Võng mạc là nơi nhận
những kích thích từ bên
ngồi rọi tới, màng
lưới thần kinh thị giác
của võng mạc chứa những
tế bào nhạy ánh sáng, ở
giữa là những tế bào
hữu sắc gọi là tế bào
nón, chung quanh là
những tế bào vơ sắc
gậy.
Hai loại tế bào này giữ 2 vai trò khác nhau khi xuất hiện ánh
sáng. Tế bào vô sắc nhạy hơn tế bào hữu sắc nhưng khơng có khả
năng phân biệt màu sắc.
v Thị giác ban ngày:
Thị giác ban ngày liên hệ với sự kích thích tế bào hữu sắc. Khi
độ rọi E đủ lớn với E ≥ 10lux (ánh sáng bạn ngày) thì tế bào hữu
sắc cho cảm giác màu sắc và phân biệt chi tiết của vật quan sát.

v Thị giác hồng hơn:
Thị giác hồng hơn liên hệ với sự kích thích tế bào vơ sắc, khi
độ rọi E≤0,01lux (ánh sáng hồng hơn) thì tế bào vơ sắc làm việc.
Độ rọi E = 0,01 lux -> 10 lux thì cả 2 loại tế bào cùng làm việc.


Độ nhìn phụ thuộc 6 nhân tố sau:
Ø Góc nhìn và năng suất phân ly
Ø Tỷ lệ độ chói B giữa vật quan sát và nền (bối cảnh) – độ
tương phản
Ø Độ chói trên vật quan sát, phương ánh sáng tới trên tầm
nhìn
Ø Khoảng cách giữa vật quan sát tới mắt
Ø Thời gian quan sát
Ø Hiện tượng loá mắt do tương quan độ chói của trường sáng


•

Góc nhìn và năng suất phân ly:

Góc nhìn là góc tạo thành bởi 2 đường thẳng nối điểm đầu và điểm
chân của vật quan sát đến quang tâm O của mắt. Vật cách mắt càng
xa góc nhìn càng bé
Về giá trị góc nhìn tỷ lệ thuận
với độ lớn của vật quan sát, tỷ
lệ nghịch với khoảng cách từ
mắt đến vật quan sát
Góc nhìn 𝛂 nhỏ nhất đủ để cho
mắt nhìn thấy vật quan sát gọi

là năng suất phân ly, góc nhìn
như vậy gọi là góc nhìn cực
tiểu giới hạn αmin gh
Mắt thường có thể phân biệt được:
Ø 2 điểm cách nhau 1mm - cách mắt 3m,
Ø 2 điểm cách nhau 1cm – cách mắt 30m
Trường ánh sáng toàn phần mà mắt bao quát được bằng:
Ø Trên phương thẳng đứng: 1300
Ø Trên phương nằm ngang: 1600
Thiết kế kiến trúc lấy nửa giá trị trên để đảm bảo độ rõ
Dưới độ rọi ban ngày mắt phân biệt rõ nhất khi vật quan sát đặt
cách mắt lớn hơn điểm cực cận một ít, khoảng cách này thường là
25cm gọi là khoảng cách nhìn tốt nhất


•

Tỷ lệ độ chói B giữa vật quan sát
và bối cảnh (độ tương phản)

Tỷ lệ độ chói giữa vật quan sát và
bối cảnh (phông, nền) là chỉ mức độ
khác nhau về cường độ sáng giữa vật
quan sát và bối cảnh của nó
•

Độ chói của vật quan sát:

Vật quan sát phải có độ chói nhất
định mới nhìn thấy được.

•

Khoảng cách giữa vật và mắt:

Khoảng cách giữa vật quan sát và mắt càng xa càng kém rõ. Có cùng
góc nhìn α , cùng
K hệ số giá trị tương phản nhưng khoảng cách
đến mắt khác nhau thì khả năng phân biệt màu sắc, chi tiết cũng
khác nhau, nguyên nhân là do tính chất trong suốt của khơng khí
Lớp khơng khí càng dày, càng kém trong suốt. Cho nên khi khảo sát
ảnh hưởng của khoảng cách nhìn đối với độ nhìn phải xét cụ thể
điều kiện khơng khí của địa phương xây dựng cơng trình, những
vùng mà tính chất trong suốt của khơng khí kém cần tăng kích
thước chi tiết kiến trúc cho phù hợp với khoảng cách nhìn


•

Thời gian quan sát:

Thời gian quan sát càng lâu thì càng có đủ thời gian để quan sát
kỹ các chi tiết của vật.
Mắt có đủ thời gian để thích nghi với ánh sáng trên vật và bối
cảnh.
Q trình thích nghi phụ thuộc vào cường độ sáng của 2 môi trường
chuyển tiếp.
Khi chuyển từ môi trường sáng sang môi trường tối là q trình
thích nghi tối, ngược lại là q trình thích nghi sáng.
Q trình thích nghi tối khá lâu, q trình thích nghi sáng ngắn
hơn chỉ cần vài phút.

Nghiên cứu những ảnh hưởng này là những điều kiện cần và đủ đảm
bảo độ nhìn. Khi thiết kế chiếu sáng kiến trúc, trước tiên phải
tạo được một môi trường sáng đầy đủ và ổn định, tiện nghi nhìn
tối ưu ở mọi vị trí quan sát.
•

Hiện tượng lố mắt do độ chói
trong trường sáng:

Khi trong môi trường sáng tồn
tại những chênh lệch q mức về
độ chói, nhất là trong tầm nhìn
thì khơng tránh khỏi hiện tượng
lố mắt, mất tiện nghi nhìn.


Loá mờ:
Làm mờ vật quan sát. Hiện tượng loá mờ phụ
thuộc vào độ chói của nguồn sáng và phương
tới của tia sáng trên phương nhìn.
Nếu phương tới của tia sáng hợp với phương
nhìn 1 góc 𝛉>600 sẽ khơng cịn bị loá
Khi gặp nguồn sáng lớn, phản ứng tự vệ của mắt là khép nhỏ lỗ con
ngươi, do đó độ rọi trên võng mạc giảm yếu làm mờ hình ảnh vật
quan sát.
Lố mất tiện nghi nhìn:
Hiện tượng lố nghiêm trọng đến mức mất
hồn tồn tiện nghi nhìn. Khó xác định
chính xác hiện tượng loá này.
Chiếu sáng nhân tạo phân biệt quy định 2

chỉ số đánh giá hiện tượng loá mắt:
o Chỉ số lố mắt mất tiện nghi nhìn M, do trường sáng phân bố độ
chói khơng đều gây ra.
o Chỉ số loá N, đánh giá tác động gây loá do hệ thống chiếu sáng
tạo nên.


Q trình thích nghi:
Là q trình để cho thị giác
hồng hôn hoạt động. Khi chuyển
từ độ rọi lớn qua độ rọi nhỏ, tế
bào vô sắc không thể đạt ngay độ
hoạt động cực đại mà cần có thời
gian quen dần – thích nghi.
Vì vậy khi chuyển từ thị giác
ban ngày sang thị giác hồng hơn
q trình chuyển tiếp tương đối
chậm. Đặc điểm này quan trọng
trong chiếu sáng kiến trúc.
Quang thông nhỏ nhất đủ gây cảm
giác sáng khi mắt đã thích nghi
gọi là ngưỡng nhạy.
Thị giác ban ngày mắt có thể nhận được độ rọi lớn nhất trên con
ngươi E=50lux. Độ rọi lớn hơn sẽ gây đau mắt và hại võng mạc.
Khi chuyển nhanh từ mơi trường sáng ít qua sáng nhiều dù quang thông
trong môi trường sáng nhiều không vượt quá giới hạn có thể chịu được
của mắt cũng làm hại võng mạc.


II. Tính 3 màu của ánh sáng trong cảm nhận của thị giác:

Vật quan sát có màu nhận ánh
sáng từ ngoài rọi tới, cảm
nhận được màu của vật liên
quan tới đặc điểm sinh lý của
mắt người, tức là phụ thuộc
vào độ nhạy của tế bào nón –
thị giác ban ngày.
Khả năng cảm nhận màu của mắt
người đặc trưng bằng 3 thơng
số:
o Độ chói của ánh sáng màu,
biểu thị số lượng ánh sáng.

o Độ hiện màu, xác định bằng bước sóng đơn sắc của màu hỗn hợp
o Độ thuần khiết của ánh sáng trắng, đánh giá mức độ liên tục của
phổ bức xạ tồn phần
Ba thơng số đặc trưng đặc điểm sinh lý của mắt người khi cảm nhận
ánh sáng màu gọi là tính ba biến của thị giác.


Nếu đặt 2 hoặc 3 màu liền nhau trên một nền trắng, mắt sẽ thấy
hỗn hợp các màu đơn sắc, đồng thời mắt cũng cảm nhận một hỗn hợp
màu đơn sắc có bước sóng trung gian giữa các màu đơn sắc thành
phần
Nếu chọn được 3 màu cơ bản sao cho 2 trong
3 màu đó có bước sóng ở 2 đầu của phổ nhìn
thấy, để khi hỗn hợp cả 3 màu đủ cho một
cảm nhận của mắt tất cả các màu sắc mong
muốn.
3 màu cơ bản như sau:

o Màu đỏ
λ = 700mµ
o Màu xanh lá cây λ = 546mµ
o Màu xanh da trời
λ = 436mµ
Gọi là hệ thống RGB
Nguyên lý thị giác 3 biến hoàn toàn do tác động sinh lý của thị
giác chứ không phải của vật lý.
Theo hệ thống màu RGB thì một số màu hỗn hợp có bước sóng trong
phạm vi λ = 436 - 546m µ cần có màu đỏ với tỷ lệ âm (<0) => đây
chính là nhược điểm của hệ thống RGB.