建筑光學材料

　　對光具有透射或反射作用的，用于建筑采光、照明和飾面的材料。建筑光學材料的主要作用是控制和調整發光強度,調節室內照度、空間亮度和光、色的分布,控制眩光，改善視覺工作條件，創造良好的光環境。

　　古代的建筑光學材料大多是天然的，如牛角片、大理石等，后來發展使用絲綢、紙張和玻璃制品。據唐代馮贄 《云仙雜記》記載，中國唐朝紙窗已頗流行，而且已有防水窗紙。玻璃在建筑中的應用，大約有2000年歷史，初期為不透明的彩色玻璃，主要用于宮殿、府邸和教堂建筑。19世紀以后，廣泛應用玻璃對現代主義建筑的發展產生了深遠影響。20世紀中葉，有機玻璃、聚氯乙烯、玻璃鋼等在建筑中應用日益廣泛。

　　光學參數 　建筑光學材料的光學參數有透光系數、反射系數、透明度等。入射到材料上的光通量，一部分被反射，一部分被吸收后變為熱能，一部分透過。這三部分光通量與入射光通量之比，分別稱為反射系數(ρ)、吸收系數(妶)、透光系數 (τ)。ρ+妶 +τ=1。ρ和τ的大小與入射光的入射角有關,入射角越大，ρ越大,τ越小。反射系數、吸收系數、透光系數用百分數表示時，分別稱反射率、 吸收率和透光率。透明度(T)表示材料的透明程度。透明度的大小取決于材料表面光滑程度和材料內部結構所造成的光擴散。光擴散越少，透明度越好。

　　透光材料 　按材料的光分布特性，可分為三種：

　　透明材料 　為表面光潔的透明均勻介質，具有良好的正透射和正反射性能。材料的正反射系數和透光系數主要與材料的折射率和光的入射角有關。當材料的折射率越高、入射角越大時，材料的反射系數越高，透光系數則越低。一般入射角大于45°時，反射系數和透光系數變化顯著(圖1)。圖中1、2分別為光線從空氣中進入3毫米厚，折射率為 1.5的平板玻璃的透光系數曲線和反射系數曲線。無色透明材料吸收系數低，對各種色光的吸收系數相近。無色透明材料透明度和透光系數均高，適宜做觀察窗、側窗。在使用時應防止太陽輻射熱和眩光。有色透明材料吸收系數高，而且對光譜有選擇性，使透射光呈現不同顏色，可用于調節光色。但一般有色透明材料透光系數較低。此外，特種有色透明材料能吸收或反射紅外線(如吸熱玻璃或熱反射玻璃)，用于采光時可起遮陽作用，并能降低發光體表面亮度和改善眩光。

　　擴散透光材料 　在透明介質中若含有大量不同折射率的粒子時,光線在粒子與介質的界面上的散射,形成擴散透射。介質主體與粒子的折射率差別越大，粒子的直徑與入射光的波長越接近,粒子的濃度越大,則散射效果越好。乳白玻璃就是在透明介質中混入乳濁劑而形成擴散透光材料。此外，如氣泡、未熔透的玻璃體和表面凹凸的玻璃等也能引起散射。完全擴散透光材料的透射光的光分布遵從郎伯定律,即：與玻璃表面法線成θ角的散射強度(Iθ)和最大透射光強度(Im)的關系為Iθ=ImCOSθ，與光的入射角無關。擴散透光材料一般透光系數較低，能有效地降低玻璃表面亮度,防止眩光和太陽輻射熱,提高室內采光均勻度。半透明和半擴散透光材料的性能介于透明材料與擴散透光材料之間，均為混合透射性能。半擴散透光材料的特性更接近擴散透光材料。

　　指向性透光材料 　又稱折光材料，是表面呈有規則排列的棱鏡體透明介質。利用光的折射原理，將光線折射到要求的方向。用于側窗時，可提高房間進深的照度，改善采光均勻度，同時對防止眩光和減少太陽輻射熱也有一定作用。

　　反光材料 　分為鏡反射材料、擴散和半擴散反射材料兩種。

　　鏡反射材料 　具有良好的正反射特性和表面光滑呈鏡面的材料。鏡反射材料的反射系數與光的入射角有關，對一般拋光的金屬面,垂直入射時,其反射系數較大(圖2)。銀的反射系數最大,可達0.93，但易氧化，因而反射系數不穩定。玻璃的反射系數約為0.08,玻璃表面鍍銀后反射系數可提高到0.85,同時又可防止銀的氧化，反射系數較穩定。

　　擴散和半擴散反射材料 　絕大多數建筑飾面材料屬于這兩類。擴散反射材料表面極粗糙，可將入射光均勻地向各個方面反射，光分布符合郎伯定律;反射光柔和，不易產生眩光。

　　半擴散反射材料如有光澤的油漆面，表層為正反射，光透入內層微粒時產生散射。表層的正反射特性與透明體表層反射相同，光澤度越大，反射越明顯，也越容易引起反射眩光。因此，室內裝修、家具等宜采用無光澤或低光澤的材料。