室內設計中的光學原理

高倫

摘 要：光學原理的利用在生活中比較常見，室內設計師也經常會利用光的特性，探索更為獨特的室內設計方式。本文就分析了室內設計中的光學原理，總結了相關的光學知識和光的物理特性，然后研究如何在室內設計中使用各類光學特性，幫助設計師提升室內設計水平。

關鍵詞：室內設計;光學原理;物理特性

引言：室內設計中，光線的設計是極為重要的一部分，通過科學的光線設計，能夠滿足人們的視覺需要，同時也能在室內創(chuàng)造一定的藝術情調，保證室內的舒適度，提升人們生活的品位。設計師在設計的過程中，一方面需要重視對光源在點線面上的搭建，同時也要充分利用光學原理，在室內創(chuàng)造獨特的照明方式，提升室內的立體感和視覺效果，提升室內的裝飾水平。

1 光學原理相關知識

室內設計中使用光學原理，需要以光學原理、光的特性作為基礎，從而通過光的本性實現(xiàn)對室內光照的塑造。

1.1 光的反射

光照從一種介質進入另一種介質時，在兩種介質的分界面商會出現(xiàn)反射現(xiàn)象，反射會改變光的傳播方向，使光返回到原來的介質當中。無論是光照射到水面、玻璃等物體上，都會有反射的情況發(fā)生[1]。幾何光學中，認為光入射光線和反射光線的發(fā)現(xiàn)在同一側，入射光線和反射光線在法線的兩側，入射角和反射角相等。光的反射現(xiàn)象中，也遵循光路可逆原理。室內設計中，使用反射的例子包括燈罩、白色乳膠漆前概念等等，利用反射能提升室內亮度，而且利用鏡面也能擴展室內空間，提升室內居住環(huán)境的趣味。

1.2 薄膜干涉

薄膜干涉是由于薄膜產生的干涉，室內設計中很多設計都使用了薄膜干涉的原理，創(chuàng)造特殊的光照效果和環(huán)境氛圍，比如冷光燈就是使用薄膜干涉的例子。薄膜可以是固體也可以是液體，甚至是在兩塊透明物體之間的薄氣層，薄膜干涉時，入射光線會被薄膜的上表面反射，折射光線被薄膜的下表面反射，然后再被薄膜的上表面折射，被薄膜的上表面發(fā)射和折射的光束在上表面同側，而且是相干光，所以會有分振幅干涉產生。如果光源為擴展光源，那么干涉現(xiàn)象只會在相干光特定的重疊區(qū)域才能出現(xiàn)，相對于兩個面相互平行的平面薄膜，干涉條紋的定域是無窮遠的，必須使用匯聚透鏡在像方焦面內才能觀察到。

1.3 光的折射

當光從一種介質傳播到另外一種介質中時，在兩種介質交界的位置，光的傳播方向會發(fā)生偏折。折射和反射的區(qū)別在于，雖然兩者都在不同介質的交界位置出現(xiàn)，但是光的反射會讓光線返回到原來的介質當中，折射光線則是進入了另外一種介質[2]。光的折射是由于光在不同介質中會有不同的傳播速度，導致從一種介質在入射到另一種介質后，光的傳播方向發(fā)生改變。折射現(xiàn)象也遵循光路可逆原理。同時，折射和反射往往同時發(fā)生，在折射點不僅會有折射發(fā)生，也會有反射存在。所以在室內設計中使用魚缸時，設計者應該考慮折射和反射對室內光纖的影響，強化室內光照氛圍的塑造。

2 光的物理特性

2.1 色溫

不同光源產生光的顏色會有所不同，而在顏色不同時，就會產生不同類型的環(huán)境氛圍和藝術效果，例如顏色是紅色、黃色、橙色等低色溫光源，能給人溫暖、熱情、興奮的感覺，在設計室內人員聚集較多的位置時，比如會客廳等等，就可以使用低色溫光源，提升環(huán)境中的家庭氛圍和生活氛圍，塑造更加溫馨的家庭氣氛。對于藍色、綠色、紫色這類高色溫光源，給人的感覺更加平靜、雅致，所以在設計獨處空間時，比如書房、寫字等空間，就可以利用高色溫光源，讓人的注意力更加集中，提升人的工作效率[3]。

2.2 顯色系數(shù)

顯色系數(shù)是光對物體的顯色能力，是利用同色溫作為參考或者使用基準光源照射下的物體外觀顏色獲得。光的顏色是由光源發(fā)射出的光譜決定，相同顏色的光中一般都會包含很多不同顏色的單色光波，不同顏色的顯色性也會有很大的區(qū)別。相同顏色的光源由不同的光譜組成，并非是純粹的單色光源，能具有比較好的顯色品質，即便光源的成分復雜，同樣可以滿足顯色品質的要求。如果光源的光譜中沒有物體在基準光源下反射的主波，光就會有明顯的色差，色差越大，則光的顯色性就會越差。目前對光源顯色性的評價方法就是顯色指數(shù)系數(shù)，在光源照射下，一般情況下人可以正確識別室內物體的顏色，根據(jù)標準要求，住宅中照明光源設計時顯色系數(shù)應該在80以上。

2.3 色溫和顯色指數(shù)在室內設計中的科學應用

房子的裝修工作中，燈具的選擇是比較重要的一部分，但是很多設計人員在設計時會僅僅追求室內設計的觀賞性，并沒有重視和人類健康、室內氣氛關系密切的亮度、色溫、顯色指數(shù)等參數(shù)，所以雖然燈具的美觀程度、燈泡的瓦數(shù)在直觀上能滿足要求，卻依然會出現(xiàn)人們對室內氣氛感覺到不適的情況。例如在室內照明明亮、墻面白凈的條件下，室內的亮度雖然明顯提升，但是依然有可能因為光污染影響人的視力，很多人也因此出現(xiàn)視覺疲勞，導致眼睛受到傷害。所以在購買燈具時，應該控制燈具的色溫，保證室內的舒適度。

光源的色溫一般都在2700K，比如選擇白熾燈就不會傷害到人眼，而且光源比較溫暖，但是白熾燈光源的亮度不足，因此可以在對亮度需求不高的位置使用這種燈具，比如床頭燈、壁燈等等，既能塑造氣氛，也無須考慮辦公等活動對亮度的需求[4]。自然光光源的色溫一般都在3000K左右，也符合人眼的習慣，因此可以作為整體的色溫基調;白色光源的色溫為3400K，這種色溫十分適合辦公、學習，可以集中人們的精神，降低周圍對人們工作的影響。使用顯色指數(shù)進行室內設計時，白熾燈的顯色指數(shù)為100%，熒光燈顯色指數(shù)為95%，LED燈的顯色指數(shù)為75%，由于人眼最適應的日光顯色指數(shù)為100%，因此購買燈具時，應保證燈具的顯色指數(shù)在80%以上。通過運用不同的光線，增加室內環(huán)境的層次感和節(jié)奏感，讓人們能感受到有色光的視覺環(huán)境。

3 室內環(huán)境的綠色人性化設計

隨著社會經濟的高速發(fā)展，人們對室內的健康環(huán)境也有了更高的要求。其中光照是很多人在創(chuàng)造健康舒適環(huán)境時忽略的條件，應加強對室內環(huán)境設計中光照設計的重視，提供更高品質的室內居住環(huán)境。所以，在設計室內環(huán)境的過程中，應該提升對室內環(huán)境的人性化重視程度，充分研究人的需求，然后設計和布置光源。比如人本身更喜歡自然光，因此室內的光照更加接近自然光可以提升人的舒適度;而為了滿足個性化的需求，還可以加強自然光和人工光源之間的結合，使人們能在享受自然光舒適度的同時，也能感受人工光源在室內創(chuàng)造的藝術效果和特殊氛圍。由于白熾燈泡耗能較高，所以目前白熾燈泡的使用明顯減少，更為節(jié)能的LED光源正在成為光源的主流。選擇LED光源時，要考慮LED光源的質量，確保LED光源和自然光源的類似程度，保證人的舒適性。比如在設計房間時，就可以專門設計更大的窗戶，讓室內擁有輕松、舒適的氛圍，也能使室內的視野更加開闊，并利用新鮮空氣和陽光，讓人們的生活更健康。

結束語：目前，室內設計已經成為人們追求美好生活的主要方式，為了提升室內的居住環(huán)境和藝術效果，就要合理設計光環(huán)境。設計人員應該充分把握光線的特性，利用光裝飾室內環(huán)境，滿足人們日常生活、工作需求的同時，也能提升人們在室內的愉悅感受，提高室內環(huán)境的藝術性。

參考文獻：

[1]曹屹.室內設計中的光學原理[J].中學物理教學參考，2018，47（24）：36-37.

[2]江帆.基于光學原理的室內設計研究[J].中學物理教學參考，2017，46（06）：41-42.

[3]朱冰.室內設計中光學知識的妙用[J].中學物理教學參考，2016，45（18）：37-38.

[4]徐青齊，鐵軍.室內設計中的光學原理及應用[J].中學物理教學參考，2015，44（08）：88-89.