длина волны Нм.;vчастота Гц

Работа добавлена на сайт samzan.net:

Свет. Лучистый поток. Типы спектров излучения.

Свет – это электромагнитное излучение в интервале длин волн от 400 до 760 Нм.(физический объективный процесс). Свет – это зрительное ощущение, вызываемое действием этого излучения.(физиологический субъективный процесс). Физические характеристики света:С=λ*v; λ-длина волны, Нм.;v-частота, Гц.; С-скорость света, м/с. Монохроматическое излучение - характеризуется одной длиной волны или очень узким интервалом длин волн;- действуя на глаз, вызывает ощущение того или иного цвета. Сплошное излучение – совокупность монохроматических излучений разных длин волн; - характеризуется спектром излучения. Под спектром излучения понимают распределение в пространстве сложного излучения в результате его разложения на монохроматические составляющие. Типы спектров излучения:1.Сплошной спектр – спектр излучения, состоящий из монохроматических излучений всех длин волн в некотором интервале.(лампа накаливания). 2.Линейчатый спектр – спектр излучения, состоящий из отдельных монохроматических составляющих с определенными длинами волн.(Электролюминисценция ртутных ламп). 3.Полосатый спектр – молекулярные излучения газа. Является промежуточным между сплошным и линейчатыми спектрами. Лучистый поток – это энергия, переносимая излучением в единицу времени (энергия, излучаемая в 1 секунду). Измеряется в Вт. Ф=W/t, Вт. где W- энергия, излучаемая в единицу времени t.

Оптические свойства тел. Коэффициенты и виды отражения и пропускания света.

Самосветящиеся тела излучают свет под действием внутренних процессов(солнце, лампа). Не самосветящиеся тела отражают подающий на них свет. Отраженная лучистая энергия поступает в орган зрения и вызывает зрительный образ. При падении на тела светового потока, часть этого потока отражается от него, часть поглощается телом, а часть проходит через него. На основании закона сохранения энергии имеем, что падающий световой поток: Fпад= Fотр+ Fпогл+ Fпрош. Fотр Fпад=ρ- коэф. отражения света. . FпоглFпад=α – коэф. поглощения света. FпрошFпад= τ – коэф. пропускания света. ρ+α+ τ=1.

Основные типы отражения и пропускания света: направленное отражение и пропускание света. отражение (зеркальное); дуффузное отражение и пропускание света(рассеянное),отражение (снег, оштукатуренная стена), пропускание (полупрозрачное стекло, молочное); смешанное отражение и пропускание света (направленно – диффузное),отражение (поверхности покрытые маслом) пропускание(матовое стекло).

Блескость – это свойство светящихся поверхностей нарушать условия комфортного зрения в следствии большой яркости световых пятен, попадающих в поле зрения человека. Виды блескости: 1.прямая – в поле зрение попадают сами источники света. 2.отраженная – в поле зрения возникают блики от зеркально отражающих поверхностей. Устранение отраженной блескости основано на построении мнимых изображений источников света; при этом поверхность отражения рассматривается как зеркало.

Спектральные коэффициенты отражения, поглощения и пропускания света.

Цвет тела.

ρ = ρ (λ) - ρ зависит от длины волны падающего света

α = α (λ) - α зависит от длины волны отраженного света

τ = τ (λ) - τ зависит от длины волны прошедшего света

Для характеристики отражающих свойств поверхности пользуются понятием спектрального коэффициента отражения ρλ, поглощения αλ и пропускания τλ .

F отр λ / F падλ = ρλ – спектральный коэффициент отражения

F погл λ / F пад λ = αλ - спектральный коэффициент поглощения

F прош λ / F пад λ = τλ - спектральный коэффициент пропускания

Рассмотрим непрозрачные тела: τ λ = 0; ρλ + α λ = 1. В зависимости от длин волн падающих излучений все тела можно разделить на серые и цветные.

1. Серые тела (ахроматические) ρ λ = const < 1 - для всех длин волн

Пример: белая штукатурка, белая бумага – это серые тела.

Разделение по спектральному коэффициенту отражения - белые, серые и черные тела: ρλ ≥ 0,75 - белые тела; 0,005 < ρλ ≤ 0,75 - серые тела; ρλ ≤ 0,005 - черные тела

Крайний случай:

а) ρλ = 1; αλ = 0. Тело, полностью отражающее свет - это абсолютно белое тело.(в природе не существует). Пример: ρλ ~ 0,98 ÷ 0,99 - зеркало(почти абсолютно белое тело) ρλ = 1 - для всех длин волн. б) ρλ = 0; αλ = 1 Тело, которое полностью поглощает свет - это абсолютно черное тело. Пример: сажа

2. Цветные тела обладают избирательной способностью по-разному отражать и поглощать излучения разных длин волн, а цветные стекла - пропускать.

Цвет поверхности определяется в основном: 1.Зависимостью ρ от λ – ρ(λ); 2.Спектром падающего света, т.е. зависит от спектрального коэффициента отражения и от спектра падающего излучения. Способы получения цвета: Обычно все способы получения цветов подразделяют на два основных: аддитивный и субтрактивный.

1. Аддитивный - происходит при смешении цветных световых потоков.

2. Субтрактивный - образование цвета при смешении красок.

При аддитивном смешении - чем больше смешивается разных цветных световых потоков, тем ярче и тем менее насыщенным получается результирующий цвет.

Аддитивное смешение широко встречается в архитектурной среде: на театральной сцене, в декоративном освещении скульптуры, памятников, архитектурных ансамблей, интерьеров.

При субтрактивном смешении – все красители обладают поглощением и пропусканием в пределах всего видимого диапазона спектра.

Степень поглощения краской лучей белого света зависит не только от цвета и прозрачности краски, но и от толщины ее слоя.

Свет и зрение. Спектральная чувствительность глаза. Эффект Пуркинье.

Видимость основана на получении оптического изображения на светочувствительном слое сетчатки глаза. Каждый участок этого слоя состоит из элементов, который по разному воспринимает световую энергию различных полос спектра. (это определяет различие в цвете). Колбочки – аппарат дневного зрения, реагируют на высокие яркости и обеспечивают цветовое зрение. Палочки – ответственные за ночное зрение, чувствительны к слабым световым сигналам, не различают цвета. Глаз обладает спектральной чувствительностью, по разному реагирует на излучение разных длин волн. Наиболее сильно он реагирует на желто- зеленое излучение, с длиной волны 555 Нм. Дневное зрение – максимальное излучение при λ=555 Нм.(желто – зеленый цвет). Ночное зрение – максимальное излучение при λ=510 Нм.(зеленовато-голубой цвет). Коэффициент относительной видимости - К λ=Ф555/Фλ ; Фλ- безразмерная величина. Коэффициент относительной видимости – равен отношению лучистого потока с λ=555 Нм к лучистому потоку данной длины волны при одинаковой субъективной яркости этих излучений. Эффект Пуркинье – излучение чувствительности глаза к различным участкам спектра при переходе от больших яркостей к малым. Эффект Пуркинье имеет большое практическое значение при выборе уровня освещенности на улицах городов и в зданиях, а так же при отделки зданий и интерьеров. Излучение одинаковой мощности, но разного цвета, вызывают у человека разные по силе световые ощущения. Между восприятием света и мощностью видимых электромагнитных волн нет прямой связи. Необходимо ввести величины, которые учитывают и мощность световых волн и интенсивность зрительных ощущений – фотометрические величины.

Световой поток. Сила света. Кривая распределения силы света.

Световой поток – F, оцениваемый по зрительному восприятию, характеризует мощность световой энергии. Единицы измерения лм(люмен). Формула для монохроматического излучения: Fλ =683*Kλ*Фλ. где Kλ- коэффициент относительной видимости; Фλ – лучистый поток. Установлено, что 1Вт излучений с λ=555 Нм. соответствует световому потоку F=683лм. Формула для сложного излучения: FλKλ* Фλ. Fλ=683Kλ *Фλ*dλ. Так как применяемые на практике источники света распределяют световой поток в пространстве не равномерно, для оценки светового действия источника, в каком- либо определенном направлении, пользуются понятием сила света. Сила света, J- показывает распределение светового потока F по направлению в пространстве. Телесный угол ∆w =∆Sr2 – элементарный пространственный угол. Единицы измерения: стерадион. Сила света – отношение светового потока, излучаемого в данном направлении в пределах данного телесного угла, к величине этого угла. J=∆F∆w . Сила света характеризуется не только величиной, но направлением в пространстве. Ее направление – это ориентация оси элементарного телесного угла ∆w. Единицы измерения: кандела. Изотропные источники света – источники, которые излучают свет равномерно по всем направлениям. J=Fw = F4п. Для представления о распределении светового потока, излучаемого источником в пространстве пользуются кривыми распределения силы света.(кривые строятся в полярных координатах). Определение значения силы света J=FFo*Jo , где Fo – 1000лм. эталонный световой поток. Jo- эталонная сила света.

Фотометрические характеристики протяженных источников света: яркость, светимость.

Яркость L – световая величина, которая непосредственно воспринимается глазом. Lф=JφSφ=JφS*cosφ. Lo=JoS

Lф- яркость поверхности под углом к перпендикуляру на эту поверхность. Lo – яркость идеально рассеивающейся поверхности. Единицы измерения: НТ(нит). Яркость – это отношение силы света, излучаемой в данным направлении, к площади проекции светящейся поверхности на плоскость, перпендикулярную данному направлению. Равнояркие излучатели – это поверхности, обладающие одинаковой яркостью по всем направлениям. JoS= JφS*cosφ; отсюда Jφ=Jo* cosφ – Закон Ламберта. Равнояркая поверхность излучает свет по закону косинусов. Средняя яркость поля зрения 0,001нт – начинают реагировать палочки, при 3нт начинают функционировать колбочки. Яркость – одна из нормируемых характеристик искусственного освещения. Светимость R – отношение светового потока, излучаемого поверхностью к площади этой поверхности. R=F/S Единицы измерения: лм/м2. Точечные источники света: F, лм, J,кд; Протяженные источники света: R, лм/м2, L,нт. Частный случай. Точечные источники света: F=4п*J- для изотропных источников. Протяженные источники света: R=п*α- равнояркие излучатели.

Освещенность. Законы освещенности.

Е – освещенность – это отношение светового потока падающего на поверхность к площади этой поверхности. Освещенность – основная нормируемая характеристика искусственного и естественного света.E=F/S. Единицы измерения: лк(лукс). Законы освещенности:1.Закон обратных квадратов. Освещенность уменьшается пропорционально квадрату расстояния от источника света. Освещенность, создаваемая точечным излучением с заданным распределением силы света, определяется по формуле: ЕА=J*cosα/d2. 2.Закон аддитивности. Освещенность в точке равна сумме освещенностей, создаваемым каждым источником света в отдельности. Е=Е1+Е2+Е3+ … Яркость и светимость освещаемых поверхностей: Рассмотрим поверхность стола(диффузно- отраженная поверхность). E=F/S; R=Fотр/S=F*ρ/S=E* ρ; Fотр=F*ρ; L=1п *Е*ρ- для равноярких излучателей.

Естественное освещение помещений, его функции. Понятие КЕО.

Естественное освещение:1. боковое одностороннее – нормируется минимальное значение КЕО в точке, на расстоянии 1м от стены, противоположной окну. В зоне недостаточного естественного освещения можно использовать совмещенное освещение. Совмещенное освещение можно использовать: -в производственных зданиях; -в общественных, если выбранное объемно – планировочное решение не позволяет обеспечить нормы естественного освещения. Не допускается совмещенное освещение: -в жилых комнатах и в кухнях жилых домов; -детских учреждениях; -учебных учреждениях; -лечебных учреждениях; -номерах санатория и домов отдыха. Боковое двустороннее. Нормированное значение КЕО должно быть обеспечено в центре помещения. 2.Верхнее и комбинированное освещение. Нормируется среднее значение КЕО. Принимается не менее 5 точек. Первая и последняя точки принимаются на расстоянии 1м от стены, остальные распределяются равномерно. При верхнем и комбинированном освещении регламентируется неравномерность естественного освещения. Она определяется отношением среднего значения КЕО к минимальному еср/емин ≤ 3:1. При комбинированном естественном освещении допускается деление помещения на зоны с боковым освещением и зоны с верхним освещением. Нормирование и расчет ест. освещения в каждой зоне производится независимо друг от друга. Функции естественного освещения:1.создание условий хорошей видимости; 2.благоприятное влияние на организм и психику человека; 3.экономия энергии; 4.эстетическая, архитектурно – художественная функция. КЕО – величина, выраженная в процентным отношением освещенности в данной точке внутри помещения к одновременному значению освещенности на открытой горизонтальной площадке, под открытым небосвода. Нормативное значение КЕО ен=ен´*m. m- коэф. светового климата.

Закон проекции телесного угла. Закон светового подобия.

Факторы, определяющие уровень естественного освещения в помещении. Определение расчетных значений КЕО.

Нормированное значение КЕО eн следует определять по формуле: eн = eн′ · m, m- коэф. светового климата.

Допускается снижение расчетного КЕО от нормированного (eн) не более, чем на 10 %.Коэффициент естественной освещенности определяется по формулам: при боковом освещении eб = εб · q · βa · r1 · τ0 / Kз;

при верхнем освещении eв = [ εв + εср(r2 · Kф – 1)] · τ0 / Kз; при комбинированном освещении eк=eб + eв.

где εб, εв – геометрические коэффициенты естественной освещенности при боковом и верхнем освещении соответственно. Определяются с помощью кеометра.

εср – среднее значение геометрического КЕО при верхнем освещении;

q – коэффициент, учитывающий неравномерную яркость облачного неба;

βa – коэффициент ориентации световых проемов, учитывающий ресурсы естественного света по кругу горизонта;

r1 , r2 – коэффициенты, учитывающие повышение КЕО благодаря свету, отраженному от внутренних поверхностей помещения, при боковом и верхнем освещении соответственно.

τ0 – общий коэффициент светопропускания;

Kз – коэффициент запаса;

Kф – коэффициент, учитывающий тип фонаря.

Нормирование естественного освещения.

Нормируется согласно: 1.СанПиН 2.2.1/2.1.1.1978-03 «Гигиенические требования к естественному, искусственному и совмещенному освещению жилых и общественных зданий. 2.СНиП 23-05-95* Естественное и искусственное освещение. 3.СП 23-102-2003. Естественное освещение жилых и общественных зданий. Нормированное значение КЕО зависит от системы естественного освещения.

Нормативное значение КЕО ен=ен´*m. m- коэф. светового климата. Определение нормативного значения КЕО: Для производственных помещений введены 8 рязрядов зрительных работ. Разряд определяется наименьшим размером объекта различия; Для общественных зданий введены 8 разрядов зрительных работ. Разряды зависят от наименьшего размера объекта различия, от характеристики зрительной работы. ен´- зависит от точности зрительных работ и от назначения здания. m- коэф. светового климата зависит от района строительства; от ориентации светового проема; от типа светового проема.

Определение геометрического КЕО. Методика А. М. Данилюка.

Определяется геометрический КЕО по формуле: εб = 0,01 n1 · n2 – при боковом освещении. где n1 – количество лучей по шкале IБ кеометра, проходящих от неба через световые проемы в расчетную точку на поперечном разрезе помещения; n2 - количество лучей по шкале II кеометра, проходящих от неба через световые проемы в расчетную точку в сечении, проведенном через эту точку и центр окна. Определяется геометрический КЕО по формуле: εв = 0,01 n3 · n2 – при верхнем освещении. где n3 – количество лучей по шкале IВ кеометра, проходящих от неба через световые проемы фонаря в расчетную точку на поперечном разрезе помещения; n2 - количество лучей по шкале II кеометра, проходящих от неба в расчетную точку через световые проемы на плане или продольном разрезе помещения. Коэффициент естественной освещенности определяется по формулам: при боковом освещении eб = εб · q · βa · r1 · τ0 / Kз;