金砖四国地板上太阳光的反射图像来自故宫博物院官方网站
紫禁城是明清皇帝统治和居住的地方。它的建筑融合了中国古代优秀的文化、艺术和技术。从满足人们在建筑内的日常活动的角度来看，建筑内的照明是极其重要的保证。在古代，当今社会没有高科技照明系统。如何最大限度地从自然界引入外部光源，已经成为紫禁城建筑者需要解决的一个重要问题。
我国古代工匠有丰富的智慧。他们采用了许多科学的照明方法来满足建筑物内部的照明需求。
“面朝南”的布局有利于建筑照明。当建筑的门窗朝南时，建筑的布局被称为“朝南”。正如先秦文献《诗经·小雅·斯干》中记载的那样，我国古代建筑大多面向南方布局，“它们形态良好，但很暗。”“尤宁先生”的意思是只有正厅(北厅)宽敞明亮，部分厅宏伟壮观，有利于国王休息。紫禁城古建筑中最重要的宫殿面朝南，门窗在南面，墙壁在北面。这种布局有利于建筑照明。太和殿的南立面共有11个隔间(隔间是长度方向上的柱间距)。每个隔间都有单独的门或窗。当门窗打开时，寺庙外的光线很容易进来。其地理位置的主要原因在于中国位于北半球，亚洲的东部，太平洋的西岸，北回归线穿过中国的南部。我国的大部分领土在北温带。在这个广阔的地区，太阳从东到南升起，从西落下。太和殿的门窗朝南，可以将更多的阳光斜着投射到大厅中，获得最大的采光量，夏天可以避免阳光直射，冬天可以避免西北的冷风。
上升的屋檐有利于光源的引入。紫禁城古建筑的屋檐被挑出来(一般约为柱高的1/3)，略微向上弯曲，形成一条优美的曲线，称为悬檐。这种弧形屋顶飞檐朝上，遮挡阳光较少，有利于建筑内部采光。紫禁城古建筑悬檐的方法明显不同于现代建筑。现代建筑通常没有大的悬檐。阳光通过窗户玻璃直接进入房间，使房间明亮。然而，夏季过多的光线进入房间会同时带来大量的热量，导致空调能耗增加。此外，窗户的较高亮度给室内人员带来直接眩光和反射眩光的干扰。
相比之下，紫禁城古建筑的大悬檐阻止了大量的直射光直接通过门窗进入寺庙，而少量的直射光进入建筑楼层并通过楼层漫反射到寺庙的其他部分。外部直射光通过过滤和遮挡悬檐而变得柔和。不仅如此，紫禁城古建筑的突出部分有助于防止阳光在夏季中午进入建筑，而且在冬季中午阳光可以进入建筑的最深处，以获得建筑内最佳的照明效果。
这是因为我们的国家位于北半球，阳光从南向北照射。因为地球的南北两极并不垂直，而是与太阳有一定的倾角，当地球围绕太阳旋转时，太阳光线在北回归线和北回归线之间来回移动，四季阳光照射的高度角度不同。北京的太阳高度角夏季约为76度，冬季约为27度。屋檐被挑到一定的大小，使建筑外的阳光达到一定的效果:夏天，当早晨气温较低时，阳光照射在建筑内；随着室外温度的升高，室内日照范围逐渐减小；中午，阳光几乎直接照射在建筑物上方，只能照射在屋檐柱外面。这是有益的
建筑内部的材料可以反射光源。建筑材料对光线有很大的影响。古人使用反射率更高的材料将光线更有效地引入建筑物的内部空间。例如，宋代范成达的书《桂海虞衡志》写道:“当地人用石灰抹墙，湿了用滑石粉擦，这意味着滑石抹在墙上后，建筑房间的墙壁会发亮。清代，李渔的书《笠翁偶集·居室部》中有这样一句话:“石灰和粉笔墙，磨极光，也在上面；其次，使用纸糊，可以使房子的柱窗和蓝花楹变成同一个颜色”，这意味着粉刷墙面，然后使用纸糊，可以通过反射增加室内光线。紫禁城宫殿建筑的采光与建筑内部的光线反射是分不开的，光线反射主要是通过墙壁和地面材料进行的。
紫禁城有光滑的金砖四国地板，朱红色的柱子和浅黄色的墙壁，所有这些都有闪亮的表面和高反射率。建筑物内的绿松石天花板没有光泽，反射率低。当前者被光线斜向照射时，会给人一种强烈的质感，增加建筑物内部的亮度。此外，由于光影效果，组件的表面将显示明暗变化和轮廓。后者在阳光照射到它的表面时给人一种质感平淡的感觉，而表面会反射相对较浅的漫射光。另外，由于光线进入建筑物后，天花板的反射率低于地板和墙壁的反射率，光线进入建筑物的方向是从下到上，因此建筑物的下部有清晰的光影，方便皇帝和皇后在里面移动，而建筑物的上部给人一种柔和的感觉。来自地面的自下而上的光和来自地面的漫射光使紫禁城建筑内的光线亮度适当，实现了视觉和感觉的完美融合。
门窗是建筑内部照明的重要通道。在紫禁城的早期，门窗都是用纸糊的。宫殿使用的窗帘布质量高，采光、防风、御寒效果好。最好的高丽纸必须用来贴门窗，因为这种纸是由棉茧或桑皮制成的白色棉纸。这种韧皮纸制成后，将浸泡在油中以增加纸的透明度，并进一步增加纸的韧性。从清代康熙开始，随着社会的稳定、经济的发展、海关的开放和海上贸易的发展，平板玻璃被引进中国，并开始用于紫禁城建筑的门窗。
灵修殿成为紫禁城第一座琉璃宫。与高丽纸相比，平板玻璃具有更好的耐久性、透光率和美观效果。从那时起，玻璃就被用作紫禁城宫殿建筑窗户的透明材料。玻璃的应用大大改善了紫禁城的照明条件，更有利于宫内人员的活动。
(作者是故宫博物院的研究馆员)
