2.3 光与视觉

2.3.1 视觉

光作用于视觉器官，使感受细胞兴奋，其信息经视觉神经系统加工后便产生视觉。通过视觉，人和动物感知外界物体的大小、明暗、颜色、动静，获得对机体生存具有重要意义的各种信息。至少有80%以上的外界信息经视觉获得，视觉是人和动物最重要的感觉。

视觉的形成过程是：光线→角膜→瞳孔→晶状体（折射光线）→玻璃体（固定眼球）→视网膜（形成物像）→视神经（传导视觉信息）→大脑视觉中枢（形成视觉）。

2.3.2 光视效能

光视效能描述某一波长的单色光辐射通量可以产生多少相应的单色光通量，即光视效能定义为同一波长下测得的光通量与辐射通量的比值，单位为流明/瓦特（lm/W）。

Φv(λ)=KmV(λ)Φe(λ)（2-1）

光和辐射之间的关系量，等于光通量与相应的辐通量之商。对于复合辐射，其符号为K。式（2-1）中，Φe为光通量；Φv为辐通量；V(λ)是光谱光视效率；Km是K(λ)的最大值，称为最大光谱光视效能。1977年国际计量委员会统一采用频率为540×1012Hz的单色辐射（相当于λ=555nm）的最大光谱光视效能，K=683lm/W。

2.3.3 视觉适应

视觉适应是指视觉器官的感觉随外界亮度的刺激而变化的过程；有时也指该过程达到的最终状态。视觉适应的机制包括视细胞或神经活动的重新调整、瞳孔的变化，以及明视觉与暗视觉功能的转换。由黑暗环境进入明亮环境，眼睛过渡到明视觉状态称为明适应，所需时间为几秒或几分钟。由明亮环境进入黑暗环境，转换成暗视觉状态称为暗适应，约需要十几分钟到半小时。频繁的视觉适应会导致视觉疲劳。

1．光适应

人刚从暗处走到亮处的时候，最初的一瞬间会感到强光耀眼发眩，眼睛睁不开，什么都看不清楚，要过几秒钟才能恢复正常，这就是光适应现象。光适应是视觉器官对强光的感受性下降的过程。光适应与集中分布在视网膜中央的凹的锥体细胞关系非常密切，只要环境中光照亮度超过每平方米103烛光，视锥细胞就会被激活。光适应的过程一般比较迅速，所用的测定方法不同，得到的结果也不尽相同。但是，一般说来，在最初半分钟内感受性下降很快，以后适应的速度有所减慢，2～3min内即可达到稳定水平。

2．暗适应

人刚从亮处走进暗室的时候，开始时什么也看不见，经过相当长的时间，视觉才恢复，这就是暗适应的过程。暗适应是由于光刺激由强到弱的变化，从而使眼睛的感受性相应地发生由低到高的变化。

2.3.4 可见度与眩光

1．可见度

可见度又称能见度，指观察者离物体多远时仍然可以清楚地看见该物体。气象学中，能见度被定义为大气的透明度，因此在气象学里，同一空气的能见度在白天和晚上是一样的。能见度的单位一般为米（m）或千米（km），天气好的时候能见度高，数值大；天气差时能见度低，数值小。低能见度多出现于雨天、大雾及有烟霞的日子。空气污染会严重降低能见度，因此不少地区以能见度作为空气污染的指标之一。能见度对于航空、航海和驾驶都非常重要。

2．眩光

视野中由于不适宜亮度分布，或在空间或时间上存在极端的亮度对比，以致引起视觉不舒适和降低物体可见度的视觉条件，称为眩光。眩光是影响照明质量的重要因素。

眩光按其效应可分为失能眩光和不舒适眩光。失能眩光又称为生理眩光，这种眩光会妨碍对物体的视觉功能效果，使视功能下降，但它不一定引起不舒适感。不舒适眩光又称为心

理眩光，这种眩光使人不舒适，但它不一定妨碍对物体的视觉功能效果。CIE对于眩光限制的质量等级，如表2-5所示。

表2-5 CIE对于眩光限制的质量等级

2.3.5 照度及其均匀度

1．照度

照度是指物体被照亮的程度，采用单位面积所接收的光通量来表示，单位为勒[克斯]（lx）。

1勒等于1流明（lm）的光通量均匀分布于1m2面积上的光照度。照度以垂直面所接受的光通量为标准，若倾斜照射则照度下降。

一般而言，居家空间到底使用何种光源，除依据室内的整体规划外，也应考虑用电效率及各场所所需的应有照度。每一不同应用目的的场所，均有其合适的照度来配合。例如，起居间所需照明照度为150～300lx；一般书房照度为100lx，但阅读时所需照明照度则为600lx，所以最好再使用台灯作为局部照明。各场所照度见表2-6。

表2-6 各场所照度

一般情况下，夏日阳光下照度为100000lx；阴天室外为10000lx；室内日光灯为100lx；距60W台灯60cm桌面为300lx；电视台演播室为1000lx；黄昏室内为10lx；夜间路灯为0.1lx；烛光（20cm远处）为10～15lx。

室内刚能辨别人脸的轮廓时，照度为20lx；下棋打牌的照度为150lx；看小说约需250lx，即25W白炽灯离书30～50cm；书写约需要500lx，即40W白炽灯离书30～50cm；看电视约需30lx，用一支3W的小灯放在视线之外就行了。

2．照度均匀度

照度均匀度是指规定表面上的最小照度值与平均照度值之比：照度均匀度=最小照度值/平均照度值最小照度值是按照逐点计算法算出来的。

2.3.6 亮度与光色舒适度

1．亮度

亮度是表征发光体（反光体）表面发光（反光）强弱的物理量。人眼从一个方向观察光源时，在该方向上的光强与人眼所“见到”的光源面积之比，定义为该光源单位的亮度，即单位投影面积上的发光强度。亮度的单位是坎德拉/平方米（cd/m2）。

亮度是人对光的强度的感受。亮度是一个主观量，客观的相应的量是光强。这两个量在一般的日常用语中往往被混淆。

2．光色舒适度

光色舒适度是指观看光源时眼睛主观的舒适感受，具体表现在观看光源达一定时间后眼睛的疲劳程度、眨眼频率、视力状况等。

（1）低照度下，舒适的光色是接近火焰的低色温光色。

（2）偏低或中等照度下，舒适的光色是接近黎明和黄昏的色温略高的光色。

（3）较高照度下，舒适的光色是接近中午阳光或高色温的蓝天的光色。