室内设计中的光学原理

高伦

摘 要：光学原理的利用在生活中比较常见，室内设计师也经常会利用光的特性，探索更为独特的室内设计方式。本文就分析了室内设计中的光学原理，总结了相关的光学知识和光的物理特性，然后研究如何在室内设计中使用各类光学特性，帮助设计师提升室内设计水平。

关键词：室内设计;光学原理;物理特性

引言：室内设计中，光线的设计是极为重要的一部分，通过科学的光线设计，能够满足人们的视觉需要，同时也能在室内创造一定的艺术情调，保证室内的舒适度，提升人们生活的品位。设计师在设计的过程中，一方面需要重视对光源在点线面上的搭建，同时也要充分利用光学原理，在室内创造独特的照明方式，提升室内的立体感和视觉效果，提升室内的装饰水平。

1 光学原理相关知识

室内设计中使用光学原理，需要以光学原理、光的特性作为基础，从而通过光的本性实现对室内光照的塑造。

1.1 光的反射

光照从一种介质进入另一种介质时，在两种介质的分界面商会出现反射现象，反射会改变光的传播方向，使光返回到原来的介质当中。无论是光照射到水面、玻璃等物体上，都会有反射的情况发生[1]。几何光学中，认为光入射光线和反射光线的发现在同一侧，入射光线和反射光线在法线的两侧，入射角和反射角相等。光的反射现象中，也遵循光路可逆原理。室内设计中，使用反射的例子包括灯罩、白色乳胶漆前概念等等，利用反射能提升室内亮度，而且利用镜面也能扩展室内空间，提升室内居住环境的趣味。

1.2 薄膜干涉

薄膜干涉是由于薄膜产生的干涉，室内设计中很多设计都使用了薄膜干涉的原理，创造特殊的光照效果和环境氛围，比如冷光灯就是使用薄膜干涉的例子。薄膜可以是固体也可以是液体，甚至是在两块透明物体之间的薄气层，薄膜干涉时，入射光线会被薄膜的上表面反射，折射光线被薄膜的下表面反射，然后再被薄膜的上表面折射，被薄膜的上表面发射和折射的光束在上表面同侧，而且是相干光，所以会有分振幅干涉产生。如果光源为扩展光源，那么干涉现象只会在相干光特定的重叠区域才能出现，相对于两个面相互平行的平面薄膜，干涉条纹的定域是无穷远的，必须使用汇聚透镜在像方焦面内才能观察到。

1.3 光的折射

当光从一种介质传播到另外一种介质中时，在两种介质交界的位置，光的传播方向会发生偏折。折射和反射的区别在于，虽然两者都在不同介质的交界位置出现，但是光的反射会让光线返回到原来的介质当中，折射光线则是进入了另外一种介质[2]。光的折射是由于光在不同介质中会有不同的传播速度，导致从一种介质在入射到另一种介质后，光的传播方向发生改变。折射现象也遵循光路可逆原理。同时，折射和反射往往同时发生，在折射点不仅会有折射发生，也会有反射存在。所以在室内设计中使用鱼缸时，设计者应该考虑折射和反射对室内光纤的影响，强化室内光照氛围的塑造。

2 光的物理特性

2.1 色温

不同光源产生光的颜色会有所不同，而在颜色不同时，就会产生不同类型的环境氛围和艺术效果，例如颜色是红色、黄色、橙色等低色温光源，能给人温暖、热情、兴奋的感觉，在设计室内人员聚集较多的位置时，比如会客厅等等，就可以使用低色温光源，提升环境中的家庭氛围和生活氛围，塑造更加温馨的家庭气氛。对于蓝色、绿色、紫色这类高色温光源，给人的感觉更加平静、雅致，所以在设计独处空间时，比如书房、写字等空间，就可以利用高色温光源，让人的注意力更加集中，提升人的工作效率[3]。

2.2 显色系数

显色系数是光对物体的显色能力，是利用同色温作为参考或者使用基准光源照射下的物体外观颜色获得。光的颜色是由光源发射出的光谱决定，相同颜色的光中一般都会包含很多不同颜色的单色光波，不同颜色的显色性也会有很大的区别。相同颜色的光源由不同的光谱组成，并非是纯粹的单色光源，能具有比较好的显色品质，即便光源的成分复杂，同样可以满足显色品质的要求。如果光源的光谱中没有物体在基准光源下反射的主波，光就会有明显的色差，色差越大，则光的显色性就会越差。目前对光源显色性的评价方法就是显色指数系数，在光源照射下，一般情况下人可以正确识别室内物体的颜色，根据标准要求，住宅中照明光源设计时显色系数应该在80以上。

2.3 色温和显色指数在室内设计中的科学应用

房子的装修工作中，灯具的选择是比较重要的一部分，但是很多设计人员在设计时会仅仅追求室内设计的观赏性，并没有重视和人类健康、室内气氛关系密切的亮度、色温、显色指数等参数，所以虽然灯具的美观程度、灯泡的瓦数在直观上能满足要求，却依然会出现人们对室内气氛感觉到不适的情况。例如在室内照明明亮、墙面白净的条件下，室内的亮度虽然明显提升，但是依然有可能因为光污染影响人的视力，很多人也因此出现视觉疲劳，导致眼睛受到伤害。所以在购买灯具时，应该控制灯具的色温，保证室内的舒适度。

光源的色温一般都在2700K，比如选择白炽灯就不会伤害到人眼，而且光源比较温暖，但是白炽灯光源的亮度不足，因此可以在对亮度需求不高的位置使用这种灯具，比如床头灯、壁灯等等，既能塑造气氛，也无须考虑办公等活动对亮度的需求[4]。自然光光源的色温一般都在3000K左右，也符合人眼的习惯，因此可以作为整体的色温基调;白色光源的色温为3400K，这种色温十分适合办公、学习，可以集中人们的精神，降低周围对人们工作的影响。使用显色指数进行室内设计时，白炽灯的显色指数为100%，荧光灯显色指数为95%，LED灯的显色指数为75%，由于人眼最适应的日光显色指数为100%，因此购买灯具时，应保证灯具的显色指数在80%以上。通过运用不同的光线，增加室内环境的层次感和节奏感，让人们能感受到有色光的视觉环境。

3 室内环境的绿色人性化设计

随着社会经济的高速发展，人们对室内的健康环境也有了更高的要求。其中光照是很多人在创造健康舒适环境时忽略的条件，应加强对室内环境设计中光照设计的重视，提供更高品质的室内居住环境。所以，在设计室内环境的过程中，应该提升对室内环境的人性化重视程度，充分研究人的需求，然后设计和布置光源。比如人本身更喜欢自然光，因此室内的光照更加接近自然光可以提升人的舒适度;而为了满足个性化的需求，还可以加强自然光和人工光源之间的结合，使人们能在享受自然光舒适度的同时，也能感受人工光源在室内创造的艺术效果和特殊氛围。由于白炽灯泡耗能较高，所以目前白炽灯泡的使用明显减少，更为节能的LED光源正在成为光源的主流。选择LED光源时，要考虑LED光源的质量，确保LED光源和自然光源的类似程度，保证人的舒适性。比如在设计房间时，就可以专门设计更大的窗户，让室内拥有轻松、舒适的氛围，也能使室内的视野更加开阔，并利用新鲜空气和阳光，让人们的生活更健康。

结束语：目前，室內设计已经成为人们追求美好生活的主要方式，为了提升室内的居住环境和艺术效果，就要合理设计光环境。设计人员应该充分把握光线的特性，利用光装饰室内环境，满足人们日常生活、工作需求的同时，也能提升人们在室内的愉悦感受，提高室内环境的艺术性。

参考文献：

[1]曹屹.室内设计中的光学原理[J].中学物理教学参考，2018，47（24）：36-37.

[2]江帆.基于光学原理的室内设计研究[J].中学物理教学参考，2017，46（06）：41-42.

[3]朱冰.室内设计中光学知识的妙用[J].中学物理教学参考，2016，45（18）：37-38.

[4]徐青齐，铁军.室内设计中的光学原理及应用[J].中学物理教学参考，2015，44（08）：88-89.