照明科學

電磁波理論

光係一種電磁輻射，由橫波組成，從光源向四面八方傳播。同聲波唔同，光波包含與傳播方向垂直嘅電場同磁場波動，而且能夠喺真空中傳播。

Electromagnetic Spectrum

電磁波譜涵蓋範圍由長波無線電傳輸（波長可達2,000米）至宇宙射線（波長短至10⁻¹⁸米）。可見光所佔波長範圍介乎380-780納米之間，不同波長會產生不同顏色感知。

量子理論

馬克斯·普朗克的量子理論確立了電磁能量是以離散形式發射，稱為量子（可見光的光子）。能量含量與頻率直接相關：E = h·f = h·c/λ，解釋了為何較短波長具有更高能量。

Thermal Radiators

因溫度升高而發出電磁輻射嘅物體，例如白熾燈同太陽。色溫表徵視覺顏色，較低溫度（2000-3000K）呈現暖色調，較高溫度（5000K以上）呈現冷色調。

氣體放電輻射體

透過將電子流穿過透明管內嘅氣體而產生光線。包括低壓（熒光燈）同高壓放電燈（HID燈），具有更高效能（最高達白熾燈15倍）同更長壽命（10,000-25,000小時）。

Solid-State Radiators

LED透過電子喺半導體材料p-n接面間移動而產生光線。現代LED實現咗與氣體放電燈相若嘅效能，白光可透過RGB混合或熒光粉轉換產生。

燈具類型與特性

唔同應用需要特定燈具特性，包括光效、色溫、顯色性、壽命、可調光性同物理特性。燈具譜系顯示咗熱輻射、氣體放電同固態照明技術之間嘅關係。

反射

利用具特定反射特性嘅表面控制光線方向。類型包括鏡面反射（如鏡子般）、漫反射（向四面八方散射）同混合反射。光纖中嘅全內反射能實現高效光傳輸。

吸收與透射

非反射光線會被材料吸收（轉化為熱能）或穿透。透射率隨材料特性同波長而變化，彩色濾光片可選擇性透射特定光譜分量。

折射

光線穿過不同密度介質時會產生彎折，遵循斯涅爾定律：sinα₁/sinα₂ = n₁/n₂。折射率隨波長變化，導致稜鏡和透鏡中出現色散現象。

干涉

光嘅波動特性產生干涉效應，應用於二向色塗層、抗反射表面同濾光片。薄膜干涉能分離輻射組分，實現冷光束鹵素燈等技術。

光度測量量

專業照明單位同時考慮輻射能量同人眼敏感度（V(λ）曲線）。關鍵量值包括光通量（流明）、發光強度（坎德拉）、照度（勒克斯）同輝度（cd/m²）。

實用關係式

基本關係包括平方反比定律（E = I/d²）、斜面餘弦定律，以及連接漫反射表面照度與輝度嘅公式（L = ρ·E/π）。

量度技術

測光表採用光電元件量度照度，另備專用儀器分別量度發光強度（配光曲線儀）、光通量（積分球）及亮度（亮度計）。

視覺過程與眼睛解剖結構

人類眼睛運作方式與相機類似，透過角膜、晶狀體、虹膜和視網膜處理視覺資訊。超過80%的環境資訊是透過視覺接收。

桿狀細胞與錐狀細胞視覺

桿狀細胞負責暗視覺（低光環境、單色、周邊視野），峰值敏感度為507nm；錐狀細胞負責明視覺（強光環境、彩色、精細影像），峰值敏感度為555nm。中間視覺則喺中等光度下同時涉及兩種系統。

眼睛調節機制

調節（對焦）、適應（靈敏度調整）與輻輳（雙眼協調）機制，使視覺在不同環境條件與距離下均能達至最佳狀態

視覺表現與舒適度

對比度檢測、視敏度同眩光管理決定視覺表現。影響因素包括適應狀態、物件大小、觀察時間，以及隨年齡變化嘅視力改變。

心理與情感因素

照明會影響情緒狀態、空間感知同氛圍。Kruthof's curve 描述咗照度水平同色溫之間嘅理想關係。

Color Mixing

加法混色（RGB光線組合）會產生較光亮嘅效果，而減法混色（顏料、濾鏡）則會產生較暗嘅效果。在加法系統中，原色（紅、綠、藍）組合會形成白光。

色彩三角與色溫

CIE色度圖使用x-y坐標量化色彩感知。色溫表徵熱輻射體，而相關色溫則描述氣體放電及固態光源。

Chromatic Adaptation

眼腦系統會適應照明環境，根據場景及適應狀態將不同白平衡視為「白色」。

色彩還原

一般顯色指數（Rₐ）係用嚟量度光源對物件色彩嘅還原能力，同參考光源相比嘅準確度。數值範圍由負數（較差）到100（極佳）。

Circadian Rhythms

光暗週期調節24小時生物節律，包括睡眠-覺醒週期、體溫及激素分泌（皮質醇、褪黑激素）。晨光能同步體內生理時鐘。

Non-Visual Biological Effects

內在光敏感視網膜神經節細胞 (ipRGCs) 連接到大腦嘅生理時鐘 (SCN)，對生理過程產生影響，而呢個影響同視覺感知無關。

Spectral Sensitivity Differences

生物敏感度喺藍色光譜區域（約460-480nm）達到峰值，同視覺敏感度喺黃綠色（555nm）達到峰值唔同。

Lighting Therapy

受控照明可以治療睡眠失調、季節性情緒失調 (SAD)、進食失調，以及因時差或輪班工作導致嘅生理節律紊亂。

照度水平要求

適當照度範圍由0.25 lux（月光）至100,000 lux（直接日照），根據任務難度同使用者年齡，針對唔同應用場景有具體建議。

空間分佈

均勻度比率、亮度分佈同眩光限制可確保視覺環境平衡。建議反射率範圍：天花板（60-90%）、牆身（30-80%）、工作平面（20-60%）、地板（10-50%）。

光線方向性

定向光能塑造立體感同陰影，漫射光可減輕陰影，間接光則提供柔和照明。燈具配光分佈決定照明效果同潛在眩光。

色彩考量

顯色指數 (Rₐ) 與色溫選擇須視乎應用需求。動態照明可調節這兩項參數，以配合人體全日生理節律所需。

經濟與環境

總擁有成本分析平衡投資成本與營運成本（能源、維護）。照明佔全球用電量19%，凸顯能源效益及環保責任的重要性。