建筑光学材料

　　对光具有透射或反射作用的，用于建筑采光、照明和饰面的材料。建筑光学材料的主要作用是控制和调整发光强度,调节室内照度、空间亮度和光、色的分布,控制眩光，改善视觉工作条件，创造良好的光环境。

　　古代的建筑光学材料大多是天然的，如牛角片、大理石等，后来发展使用丝绸、纸张和玻璃制品。据唐代冯贽 《云仙杂记》记载，中国唐朝纸窗已颇流行，而且已有防水窗纸。玻璃在建筑中的应用，大约有2000年历史，初期为不透明的彩色玻璃，主要用于宫殿、府邸和教堂建筑。19世纪以后，广泛应用玻璃对现代主义建筑的发展产生了深远影响。20世纪中叶，有机玻璃、聚氯乙烯、玻璃钢等在建筑中应用日益广泛。

　　光学参数 　建筑光学材料的光学参数有透光系数、反射系数、透明度等。入射到材料上的光通量，一部分被反射，一部分被吸收后变为热能，一部分透过。这三部分光通量与入射光通量之比，分别称为反射系数(ρ)、吸收系数(妶)、透光系数 (τ)。ρ+妶 +τ=1。ρ和τ的大小与入射光的入射角有关,入射角越大，ρ越大,τ越小。反射系数、吸收系数、透光系数用百分数表示时，分别称反射率、 吸收率和透光率。透明度(T)表示材料的透明程度。透明度的大小取决于材料表面光滑程度和材料内部结构所造成的光扩散。光扩散越少，透明度越好。

　　透光材料 　按材料的光分布特性，可分为三种：

　　透明材料 　为表面光洁的透明均匀介质，具有良好的正透射和正反射性能。材料的正反射系数和透光系数主要与材料的折射率和光的入射角有关。当材料的折射率越高、入射角越大时，材料的反射系数越高，透光系数则越低。一般入射角大于45°时，反射系数和透光系数变化显著(图1)。图中1、2分别为光线从空气中进入3毫米厚，折射率为 1.5的平板玻璃的透光系数曲线和反射系数曲线。无色透明材料吸收系数低，对各种色光的吸收系数相近。无色透明材料透明度和透光系数均高，适宜做观察窗、侧窗。在使用时应防止太阳辐射热和眩光。有色透明材料吸收系数高，而且对光谱有选择性，使透射光呈现不同颜色，可用于调节光色。但一般有色透明材料透光系数较低。此外，特种有色透明材料能吸收或反射红外线(如吸热玻璃或热反射玻璃)，用于采光时可起遮阳作用，并能降低发光体表面亮度和改善眩光。

　　扩散透光材料 　在透明介质中若含有大量不同折射率的粒子时,光线在粒子与介质的界面上的散射,形成扩散透射。介质主体与粒子的折射率差别越大，粒子的直径与入射光的波长越接近,粒子的浓度越大,则散射效果越好。乳白玻璃就是在透明介质中混入乳浊剂而形成扩散透光材料。此外，如气泡、未熔透的玻璃体和表面凹凸的玻璃等也能引起散射。完全扩散透光材料的透射光的光分布遵从郎伯定律,即：与玻璃表面法线成θ角的散射强度(Iθ)和最大透射光强度(Im)的关系为Iθ=ImCOSθ，与光的入射角无关。扩散透光材料一般透光系数较低，能有效地降低玻璃表面亮度,防止眩光和太阳辐射热,提高室内采光均匀度。半透明和半扩散透光材料的性能介于透明材料与扩散透光材料之间，均为混合透射性能。半扩散透光材料的特性更接近扩散透光材料。

　　指向性透光材料 　又称折光材料，是表面呈有规则排列的棱镜体透明介质。利用光的折射原理，将光线折射到要求的方向。用于侧窗时，可提高房间进深的照度，改善采光均匀度，同时对防止眩光和减少太阳辐射热也有一定作用。

　　反光材料 　分为镜反射材料、扩散和半扩散反射材料两种。

　　镜反射材料 　具有良好的正反射特性和表面光滑呈镜面的材料。镜反射材料的反射系数与光的入射角有关，对一般抛光的金属面,垂直入射时,其反射系数较大(图2)。银的反射系数最大,可达0.93，但易氧化，因而反射系数不稳定。玻璃的反射系数约为0.08,玻璃表面镀银后反射系数可提高到0.85,同时又可防止银的氧化，反射系数较稳定。

　　扩散和半扩散反射材料 　绝大多数建筑饰面材料属于这两类。扩散反射材料表面极粗糙，可将入射光均匀地向各个方面反射，光分布符合郎伯定律;反射光柔和，不易产生眩光。

　　半扩散反射材料如有光泽的油漆面，表层为正反射，光透入内层微粒时产生散射。表层的正反射特性与透明体表层反射相同，光泽度越大，反射越明显，也越容易引起反射眩光。因此，室内装修、家具等宜采用无光泽或低光泽的材料。