光滑密实材料的表面，如玻璃镜面、磨光的金属表面等都能形成定向反射。在照明工程中，常利用定向反射进行精确的控光，如制造各种曲面的灯具反光罩，用以重新分配光强，同时也可提高灯具的效率。几乎所有的节能灯具都使用这类材料做反光层，其中有阳极氧化或抛光的铝板、不锈钢板、镀铬铁板、镀银或镀铝的玻璃和塑料等。
(2)扩散反射
当反射光束的立体角大于入射光束的立体角时，称为扩散反射。扩散反射又可分成定向扩散反射、漫反射和混合反射几种情况。
定向扩散反射的反射光束立体角大于入射光束立体角，即反射光不再像定向反射那样只向一定的一个方向反射，而向其他方向散开，但散开的方向接近定向反射的方向，它的反射光束的轴线方向仍遵循定向反射规则。具有定向扩散反射特性的反光材料，如经过冲砂、酸洗或锤点处理的毛糙金屑表面、光滑的纸、油漆表面等。这时在反射方向可以看到光源的大致形象，但轮廓不如定向反射那样清晰，而在其他方向又类似漫反射材料具有一定亮度。漫反射的特点是反射光的分布与入射角无关，在宏观上没有规则反射，反射光不规则地分布在所有方向上，在任何位置观察反射面，都很难发现入射方向，反射面上也不再有明显的光斑。例如无光泽的毛面材料或由微细的晶体、颜料颗粒构成的表面产生漫反射。可以将这些微粒看做是单个镜面反射器，由于微粒的表面处于不同的方向，故将光反射到许多不同的角度上。
漫反射中的一个特例是均匀漫反射，其特点是反射光的光强分布的包络面是一个与反射表面相切在入射点，球面均匀漫反射的反射光强分布可以用朗伯余弦定律来表示。
Iθ=I0cosθ(1.21)
式中：Iθ——θ角方向上的发光强度(cd)；
I0——表面法线方向上的发光强度(cd)；
θ——表面法线与某一方向的反射光之间的夹角。
按照朗伯余弦定律，可以导出由照度计算均匀漫反射材料表面亮度的简便公式如下：
L=ρE/π(1.22)
式中：L——材料表面的亮度(cd/m2)；
E——材料表面的照度(lx)；
ρ——材料的反射比。
正因为均匀漫反射有上述特点，因此建筑饰面材料常近似地看做具有均匀漫反射特性；这一方面是由于建筑上常用的粉刷涂料、无光泽乳胶漆、无光泽墙纸墙布及石膏板等确实具有近似的均匀漫反射特性，另一方面，当这些材料看做是均匀漫反射材料时可以大大简化照明计算，一般来说，由此而引起的误差基本上在允许范围之内。
多数材料的表面兼有定向反射和漫反射的特性，这称为混合反射。混合反射中有定向反射成分。所以，可在反射角处看见光源的形象，但不那么清晰。这类材料如搪瓷表面和较粗糙的金属表面等。混合反射中定向反射与漫反射两种成分的比值与光线的入射角有关。
3)光的透射
光投射到某种物质，并从这种物质穿透出来的现象称为光的透射。类似地，根据透射光束在空间的扩展情况，可分为定向透射和扩散透射。
(1)定向透射
光线射到表面光滑的透明材料上，产生定向透射。定向透射光束的立体角和方向均保持不变，只在材料内部产生很小的折射现象。透射材料表面没有自身的亮度，只是透过光源的亮度而已。例如普通平板玻璃，光通过透光的平板玻璃时，玻璃的两侧表面彼此平行，则透射过来的光线方向与入射光线的方向相同，所以隔着玻璃看另一侧的光源和景物时很清楚，且不变形。定向透射又称为规则透射，其特点是光透过介质后透射光仍按一定的方向传播。
当光通过透光的非平行面的板材时，透射光的方向因折射而不再与入射光方向平行，但其方向仍有一定的规则，所以仍属于定向透射。例如因质量原因，使平板玻璃的两侧出现不规则的不平行，因此从某一侧虽可以看到另一侧的物体，但却发生了变形。
(2)扩散透射
扩散透射的特点是透过介质的透射光束被扩展了，根据扩展的情况，扩散透射可分为定向扩散透射、漫透射和混合透射这几种形式。
磨砂玻璃为典型的定向透射材料，在入射光的背侧，仅能看见光源和景物的模糊影像。透过磨砂玻璃虽不能看清光源的模样，但能看出光源的位置。
例如乳白玻璃和半透明塑料等材料具有均匀漫透射的特性，整个透光表面亮度均匀，完全看不见背侧的光源。这类材料用做灯罩或发光顶棚时，使人感到光线柔和舒适。
严格来说，只有光透过悬浮有密集的细小微粒的空间时才具有漫透射的特性，一般透射只能算是混合透射。
4)光的折射
(1)光的折射
光在透明介质中传播，当光从密度小的介质(光疏物质)进入密度大的介质(光密物质)时，光速减小；反之，光速增大。由于光速的变化造成光线方向的改变，这就是光的折射。
光的折射规律为：入射光线、折射光线与介质分界面的法线处于同一个平面内，且分居法线的两侧；入射角的正弦与折射角的正弦之比，对确定的两种介质来说，入射角i的正弦与折射角酌的正弦之比是一个常数。
(2)全反射
由式(1.24)可知，当光从光密介质射向光疏介质时，入射角i将小于折射角酌。例如光从水中射向空气时，因为水相对空气而言是光密介质，而空气相对于水则是光疏介质，因此入射角i小于折射角酌。
如果逐渐增大入射角i，则折射角酌也随之增大。当入射角增大到一定值时，折射角有可能达到90毅，这时的折射光将沿着两种介质的分界面传播。
当入射角继续增大，即入射角大于临界入射角时，光线将不再射入光疏介质，而是从两种介质的分界面处全部反射回原来介质，这种现象称为全反射。
全反射提供了一种理想镜面反射的方法，并已被广泛地应用于棱镜式双筒望远镜、反射式信号灯和灯具的制造中，在光导纤维和照明工程中也都有应用。例如：在游泳池中，常采用水下照明，因灯一般都装在池壁的水下部分，所以它们的光在射向水面时入射角总是大于临界入射角，灯光将不会直接穿透水面而射向水外，使观众感到眩目，但水下照明能使水下照度提高，有利于观众更清楚地观看运动员的水下λ态。
1.1.4光与视觉
视觉是光射入眼睛后产生的一种知觉，即视觉依赖于光。为了保证视觉功能的正常发挥，必须创造一个良好的光环境。
1)视觉的产生
视觉是一种物理现象，但更是一种生理现象。
当人们注视某目标时，如果该目标是一个发光体，那么它发出的光有一部分射入眼睛，射入眼中的光在经过成像系统时，依靠眼的调节系统，使之落到视网膜上，形成观察目标的像。
当光落在视网膜上时，视细胞吸收了光能，使视细胞中含有的视紫质分解，并刺激神经末梢，形成生物脉冲(生物电流)，通过视神经把信息传导到大脑后部的视觉皮层，经大脑的综合处理而形成视知觉。视网膜上的感光细胞有两种：锥体细胞和杆体细胞。锥体细胞的功能是在白昼看物体，而且可看到物体的颜色；杆体细胞在黄昏光线下活跃，在夜视中起作用，但它们不能感知到颜色。
显然，视知觉的强弱应取决于落到视网膜上的光的强弱，也就是取决于视网膜上的照度。
视网膜上的照度虽然是由观察目标发出(包括反射或透射)的光强度决定的，但还要受到其他生理因素的影响，例如瞳孔的大小、眼睛成像系统对光的吸收作用以及眼睛的调节机能。
2)视觉特性
(1)视觉阈限
能引起光觉的最低限度的光量称为视觉的“绝对阈限冶。一般用亮度来度量，故又称为亮度阈限。
当呈现时间少于0.1s、视角不超过10毅的条件下，其视觉阈限值遵守里科定律，即：亮度×面积=常数；也遵守帮森罗斯科定律，即：亮度×时间=常数。也就是说，目标越小，或呈现的时间越短，越需要更高的亮度才能引起视觉。实验证明，对于在人眼中长时间出现的大目标，视觉的绝对亮度阈限约为10-6cd/m2；视觉可以忍受的亮度上限约为106cd/m2，超过这个数值，视网膜就会因为辐射过强而受到损伤。
视觉的亮度阈限与目标物的大小、目标物发出的光的颜色以及目标物呈现的时间长短等因素有关。
(2)明视觉、暗视觉与中间视觉
明视觉
环境亮度超过10cd/m2时，Φ体细胞的工作起主要作用，这种视觉状态称为明视觉。
在明视觉条件下，人眼可以感觉的光谱范围约为380~780nm，但对各种色光的感受是不同的，明视觉条件下的光谱光效率即反映了这种不同的感觉。在明视觉条件下，波长较长的光谱(如红光与黄光)显得明亮。
暗视觉
环境亮度低于10-2cd/m2时，杆体细胞的工作起主要作用，这种视觉状态称为暗视觉。
在暗视觉条件下，因为杆体细胞对颜色无法分辨，因此人们看到的物体部是灰蒙蒙的，都成了无彩色的。实际上，在暗视觉条件下，人们对507nm的光敏感性最大。
中介视觉
当环境亮度在10-2~10cd/m2之间时，Φ体细胞、杆体细胞同时起作用，这时的视觉特性既不同于明视觉，也不同于暗视觉，此时将介于明视觉与暗视觉之间。这种视觉状态常称为中介视觉，也可称为间视觉、介视觉或黄昏视觉。
(3)暗适应与明适应
在现在和过去呈现的各种亮度、光谱分布、视角的刺激下，视觉系统状态的变化过程称为视觉适应。视觉适应分为明适应与暗适应。
暗适应
视觉系统适应低于百分之几cd/m2亮度变化过程及终极状态称为“暗适应冶。
在明视觉条件下几乎所有杆体细胞的视紫质被分解，而很少还原，因此无法维持杆体视觉。当从明亮处进到黑暗处时，在维生素A的作用下，视紫质将逐步还原。到7min左右时，锥体细胞吸收的光能过于微弱，不能使视紫质分解，基本退出工作，而很大一部分杆体细胞中的视紫质被还原，此时杆体细胞吸收微弱光能就可使视紫质分解，并在维生素A的作用下还原，大约30min后，分解和还原反应达到动态平衡，形成杆体视觉，这就是暗适应的过程。
视场内明暗急剧变化时，人眼不能很快适应，视力下降。为了满足眼睛适应性的要求，譬如，隧道的照明设计应考虑暗适应因素，即在隧道入口的一段距离内应有过渡照明，亦即隧道入口处亮度应高些，然后逐渐降低亮度，使司机有个适应过程，而隧道出口处因明适应时间很短，一般在1s以内，故可不作其他处理。
明适应
视觉系统适应高于几cd/m2亮度变化过程及终极状态称为“明适应冶。
从暗处刚到明亮处时，光刺激突然加强，使大量杆体细胞的视紫质分解，形成强的生物电脉冲，并传导到大脑皮层，引起刺眼的感觉。这个过程约需0.5min，这期间绝大部分杆体细胞的视紫质被分解，且很少被还原，因此无法维持杆体视觉。
0.5min后，因杆体细胞退出工作状态，而锥体细胞已有足够的光能使其视紫质分解，因此逐步进入了工作状态，并逐步恢复了锥体视觉。约再过0.5min，眼睛就能恢复正常的锥体视觉。
(4)对比灵敏度与可见度
任何视觉目标都有它的背景，目标与背景之间在颜色或亮度上的差别，是人在视觉上能认知世界事物的基本条件。前者称颜色对比，后者称亮度对比，也是这里主要讨论的一种对比。
当目标物的亮度大于背景亮度时，目标物的亮度对比C的值在0~肄范围内。但实际上，当目标物亮度超过106cd/m2时就会灼伤眼睛，而背景亮度为0时，一般只在考虑亮度阈限时用，故正常视觉时亮度对比均小于肄。当目标物亮度小于背景亮度时，它们的亮度差应取绝对值，而亮度对比的值在0~1范围内。
可见度
目标物的实际亮度对比C与其临界亮度对比Cp之比称为该目标物的可见度V：
V=C/Cp(1.29)
当背景亮度一定时，该目标物的临界亮度对比是确定的，因此，目标物的实际亮度对比越大，则可见度就越大；反之，目标物的实际亮度对比越小，则可见度就越小。当实际亮度对比等于临界亮度对比时，可见度刚好等于1，即达到临界可见条件。
由式(1.27)可知，临界亮度对比随背景亮度的增加而减小。可见度与临界亮度对比成反比，所以可见度随背景亮度的增加而增大。实际上，目标物的可见度将取决于视角、背景亮度和亮度对比这三个因素。
(5)眩光
由于视野中的亮度分布或亮度范围的不适宜，或存在极端的对比，以致引起人眼的不舒适感觉或者降低观察细部(或目标)的能力，这种视觉现象统称为“眩光冶。按其评价的方法，前者称为“不舒适眩光冶，后者称为“失能眩光冶。
产生眩光的主要原因可分成两种：一种是由于视野内的亮度分布不恰当，即在视野内出现了不同的亮度，形成大的亮度对比；另一种是由于视野内亮度范围不合适，亦即视野内出现了太亮的发光体。
1.1.5光与颜色
颜色起源于光。波长不同的单色光会使人有不同的色觉，即具有不同的颜色。
1)颜色的形成
(1)光源色
因发光体发出的光而引起人们色觉的颜色称为光源色。我们日常见到的光源都是由各种波长的单色辐射混合而成的复合光，它们的表现颜色有复合光中各种波长的单色辐射功率分布(光谱能量分布)决定的。