Свет оказывает непосредственное влияние на самочувствие человека. Недостаточная освещенность рабочего места может привести к потере концентрации, ухудшению зрения, угнетенному состоянию психики и низкой работоспособности. Излишне яркий свет действует на человека раздражающе и может стать причиной стрессового состояния. Для хорошей работоспособности очень важно правильно выполнить освещение.

Уровень освещенности в разных типах помещений строго регламентирован санитарными правилами и нормами. Контролирует соблюдение этих норм санитарно-эпидемиологическая служба.

Единицы измерения освещенности помещений

Численное значение освещенности равно световому потоку, который падает перпендикулярно плоскости на одну единицу площади поверхности. В том случае, если свет падает на плоскость под углом, то значение освещенности уменьшается прямо пропорционально косинусу угла наклона лучей.

Согласно Международной системе единиц (СИ) измеряется уровень освещенности в люксах. Один люкс равен одному люмену (единица измерения светового потока) на 1м 2 .

В абсолютной физической системе единиц (СДС) освещенность измеряется в фотах. Один фот равен 10000 люксов. Освещенность является величиной прямо пропорциональной той силе света, которая исходит от источника освещения. Чем дальше удален предмет от источника освещения, тем меньше его освещенность.

В Англии и Америке традиционно принята немного другая единица измерения освещенности. Она носит название фут-кандела и обозначает, что сила света равная одной канделе исходит от источника, расположенного на расстоянии одного фута от освещаемой поверхности.

Существует еще несколько единиц измерения, но все они являются либо производными от люкса, либо устаревшими и не соответствующими общепринятой международной системе. Поэтому их использование нежелательно.

Как измерить освещенность помещения

Для того чтобы определить уровень освещенности помещения, применяют специальные приборы :

• Люксметр.
• Экспонометр и экспозиметр;
• Флэшметр;
• Фотометр.

Главным прибором для измерения реальной освещенности помещения при наличии искусственного и естественного источников света является люксметр. Он может быть использован для того, чтобы :

• провести измерения освещенности с целью аттестации рабочих мест;
• проконтролировать соответствие уровня освещенности санитарным нормам в помещениях различного назначения;
• определить соответствие показателей освещенности расчетным величинам во время проведения работ по установке осветительных приборов;
• выявить уровень снижения интенсивности работы приборов освещения, и принять решение о необходимости их замены.

Люксометр для измерения освещенности помещения

Принцип работы люксметра заключается в том, что на встроенный фотоэлемент попадает поток света, и внутри полупроводника высвобождается поток электронов. В результате возникает электрический ток, величина которого прямо пропорциональна силе света, падающего на фотоэлемент. Именно этот показатель и отражается на шкале прибора.

Модели люксметра подразделяются на две основные группы в зависимости от способа крепления датчика :

• с жесткозакрепленным датчиком (в виде моноблока);
• с выносным датчиком, который подключается с помощью гибкого кабеля.

Для проведения простейших измерений достаточно использовать обычный люксметр-моноблок без каких-либо дополнительных функций. С целью проведения профессиональных исследований применяются модели прибора со встроенной внутренней памятью и функцией определения среднего значения показаний. Кроме того возможно наличие в люксметре дополнительных светофильтров, которые дают возможность более эффективно определять величину силы света, излучаемой осветительными приборами с разными оттенками цвета.

Модели с выносным датчиком обеспечивают получение наиболее точных показаний, так как они менее подвержены внешним воздействиям. В современных люксметрах результат измерений показывается на жидкокристаллическом дисплее.

Экспонометры и экспозиметры используются в фототехнике. Они выполняют функцию определения яркости и освещенности экспозиции. Это необходимо для получения качественных фотографий. Экспонометры подразделяются на встроенные и внешние модели.

Флэшметр измеряет уровень освещенности во время проведения фотосъемки с применением импульсных осветительных приборов. В современных фотоаппаратах он встроен заранее и автоматически регулирует мощность фотовспышки. Профессиональные фотомастерские оснащены выносными флэшметрами с индикационной системой, которые могут измерять не только падающий, но и отраженный свет.

Фотометр (мультиметр) является более совершенным вариантом флэшметра и сочетает в себе его функции с возможностями экспонометра.

Что такое коэффициент пульсации освещенности и его нормы

Любой осветительный прибор излучает световой поток не равномерно, а с определенным количеством колебаний. Этот эффект сложно заметить невооруженным глазом. Но воздействие его на самочувствие человека очень значительное. Невидимое влияние света опасно тем, что его не всегда возможно распознать. А в результате у человека может возникнуть расстройство сна, депрессивное состояние, слабость, внутренний дискомфорт, нарушения в работе сердца.

Пульсация освещения

Коэффициент пульсации освещения является показателем глубины изменений во времени светового потока, падающего на единицу поверхности. Он выражается в процентном соотношении. Для вычисления коэффициента необходимо из максимальной величины освещенности за определенный промежуток времени вычесть минимальную величину за тот же период, а затем разделить получившийся результат на среднее значение освещенности и умножить на 100%.

Санитарные правила устанавливают ограничение на максимальное значение коэффициента пульсации освещения.

В том месте, где проводятся основные рабочие операции, он не должен превышать 20%. Чем ответственнее работа, тем меньше должен быть показатель. Для административных зданий и офисов, где осуществляется напряженная зрительная работа, не допускается коэффициент пульсации более 5%.

Но при этом учитывается частота пульсации светового потока только до 300 Гц, так как более высокая частота не воспринимается человеческим организмом и не способна оказать на него никакого влияния.

Как измерить коэффициент пульсации?

Для определения того, с какой частотой пульсирует освещение, используют специальный прибор – измеритель освещенности, яркости и пульсации освещения. С его помощью можно выяснить:

• уровень освещенности помещения;
• степень яркости приборов искусственного освещения и экранов мониторов;
• пульсации волны света, которые появляются от мерцания различного вида светильников;
• пульсации освещенности мониторов всех разновидностей.

Принцип работы любого люксметра-яркометра-пульсметра заключается в том, что поток света поступает на фотодатчик, затем сигнал от него преобразовывается, и результат измерений появляется на жидкокристаллическом дисплее. Для выяснения коэффициента пульсаций необходимо проанализировать полученные данные самостоятельно или с помощью специальной компьютерной программы.

Наиболее популярными приборами для измерения пульсаций являются «Эколайт-01», «Эколайт-02», «Люпин». А для анализа полученных данных на компьютере можно использовать программу «Эколайт-АП».

Отличие разных приборов друг от друга состоит в качестве фотоэлементов, уровне их чувствительности, виде аккумулятора и других важных составляющих.

Наибольший коэффициент пульсации освещения, который доходит даже до 100%, наблюдается у . Немного менее пульсирующие – , а вот обнаруживают небольшой коэффициент пульсации (максимум 25%). При этом стоимость и качество источника освещения не имеет значения. Высокий коэффициент пульсации может быть обнаружен даже у самых дорогих ламп.

Таблицы норм освещенности различных помещений

Для каждого типа помещений установлены четкие нормы минимальных значений уровня освещенности и максимально допустимые показатели коэффициента пульсации освещения.

Таблица 1 – Нормы освещенности для торговых помещений

Освещение торгового зала

Таблица 2 – Нормы освещенности для школы

Таблица 3 – Нормы освещенности для детских садов

Таблица 4 – Нормы освещенности для жилых помещений

Таблица 5 – Нормы освещенности для медицинских учреждений

Тип помещения	Уровень освещенности, лк	Максимальное значение коэффициента пульсации, %
Кабинеты врачей-специалистов	500	10
Кабинеты врачей терапевтов в поликлинике	300	15
Темная комната в кабинете окулиста	20	10
Помещение операционной	500	10
Родовая комната	500	10
Комнаты функциональной диагностики	300	15
Рентгенкабинет	50	-
Помещение флюорографии	200	20
Вспомогательные помещения	75	-
Детские палаты	200	15
Палаты для взрослых пациентов	100	15
Лаборатории	500	10

Таблица 6 – Нормы освещенности для автомойки

Огромное значение уделяется контролю над наличием пульсации от источников освещения в офисных помещениях, подробнее об этом можно прочитать . Нормы освещения производственных помещений и цехов устанавливают четкие значения минимального количества люксов в зависимости от особенностей производственного процесса, все самое важное по этой теме можно прочитать .

Как уменьшить пульсацию освещения?

Выделяют несколько методов того, как можно уменьшить излишнюю пульсацию освещения :

• Применение осветительных приборов, которые работают от переменного тока частотой выше 400Гц.
• Монтаж обычных светильников на различные фазы трехфазной сети.
• Установка в светильник компенсирующих ПРА и подключение питания ламп со сдвигом (первая лампа – отстающим током, а вторая – опережающим).
• Использование светильников с ЭПРА.

Выбор способа, с помощью которого можно достигнуть необходимых показателей коэффициента пульсации освещения, зависит от технических условий в каждом конкретном случае. В некоторых помещениях все светильники подключены к одной фазе сети, ввиду этого их монтаж к разным фазам может быть затруднен.

Наиболее удобным вариантом может быть приобретение , которые соответствуют всем санитарным нормам. Возможен также отдельный монтаж ЭПРА в ранее установленные осветительные приборы.

Документы, регулирующие нормы освещенности и коэффициент пульсации

Основным документом, который регулирует нормы освещенности помещений всех типов и коэффициент пульсации является принятый в 2011 году Свод правил СП 52.13330.2011. Это новая версия СНИП 23-05-95, в которой учтены все основные требования Федеральных законов о технике безопасности и энергетической эффективности, а также международные нормативы.

В Своде правил подробно описаны требования к освещенности и максимально допустимый коэффициент пульсации в общественных, промышленных и жилых помещениях.

Нормы освещенности офиса

Контролировать освещенность помещения и степень пульсации искусственного света необходимо не только в целях прохождения аттестации рабочих мест или плановой проверки санэпидстанции. Нарушения санитарных норм в области освещения могут привести к серьезным проблемам с самочувствием у всех, кто работает в данном помещении. А это в свою очередь вызовет спад работоспособности и снижение рентабельности предприятия.

В жилых зданиях свет оказывает на людей не меньшее воздействие. Невидимая глазу пульсация может незаметно разрушить здоровье людей. Только ответственный подход к выбору осветительных приборов и компьютерной техники способен предотвратить все негативные последствия.

Вконтакте

В настоящее время при огромном разнообразии светотехнических приборов у населения нет единого понятия касательного того, в чем измеряется освещенность. Нередко возникает недоразумение с такими техническими характеристиками, как сила света и яркость, люмены и канделы. Приобретая осветительные приборы, часто обращают внимание на суммарный световой поток, не учитывая потери света и тепла.

В этой статье:

Понятие освещенности

Световой поток измеряется в специальных лабораторных условиях и самопроизвольно его определить невозможно. Поэтому СНиП учитывает величину освещенности, которую, в отличие от светового потока, каждый может измерить самостоятельно. Она представляет собой показатель отношения светового потока, измеряемого в люменах, к площади поверхности, на которую попадают фотоны. Угол падения при этом должен равняться 90°. Единица измерения освещенности — люкс (lux).

Давно уже установлена зависимость психологического и физического состояний человека от света. Если при слабом освещении происходит угнетение мозговых процессов, то при ярком свете они возбуждаются. Но в любом случае сетчатка глаза и ресурсы организма изнашиваются. При проектировании осветительных приборов определяют коэффициент запаса (КЗ), который должен учитывать вероятный спад освещенности установки. Для искусственного света в показателе предусматривается уменьшение яркости по причине износа оптических компонентов устройства и их естественного загрязнения. Коэффициент естественной освещенности снижается вследствие изменения отражающих свойств окружающих предметов.

Измерение освещенности проводится на рабочих местах вместе с определением уровня загрязненности, звуковых колебаний, электромагнитного излучения, а на некоторых производствах и гамма излучения. Важность знания этих параметров трудно переоценить при создании оптимальных условий труда, и все они соответствуют санитарным правилам и нормам. Например, освещенность должна быть:

• в рабочем кабинете — 300 лк;
• в офисе для постоянной работы с компьютером — 500 лк;
• для технических и конструкторских бюро — 750 лк.

При наличии в помещении естественной подсветки уровень искусственного фона можно снижать.

Приборы для определения уровня освещенности и методика его определения

Наименование прибора похоже на название величины, которую он устанавливает, — люксметр. Принцип работы малогабаритного переносного устройства напоминает работу фотометра. Поток излучения, падая на фоточувствительный элемент полупроводника, отрывает электроны, которые начинают упорядоченно двигаться. Таким образом, замыкается электрическая цепь. Причем величина тока прямо пропорциональна интенсивности освещения фотоэлемента, что имеет свое отражение на шкале аналогового люксметра. Сегодня приборы со стрелками практически исчезли, их заменили цифровые. Они оснащены жидкокристаллическими дисплеями, у которых сам фоточувствительный датчик расположен в отдельном корпусе, а с дисплеем он соединяется с помощью гибкого провода.

В ходе проведения эксперимента по измерению освещенности прибор устанавливается в горизонтальном положении. Причем в соответствии с требованиями ГОСТа их размещают в разных точках помещения, согласно определенной схеме. В 2012 г. Россия приняла новый стандарт измерения характеристики количества светового потока. В старом понятийном аппарате при измерениях использовались такие термины данной величины, как:

• минимальная, средняя, максимальная, цилиндрическая;
• естественная;
• градиент запаса;
• относительная эффективность когерентного лучевого потока.

В настоящее время к ним добавлены следующие типы освещения:

• аварийное;
• рабочее;
• охранное;
• эвакуационное;
• резервное.

Стандарт подробно описывает все тонкости проведения измерительных исследований.

Замеры осуществляются отдельно по естественной и искусственной иллюминации. В ходе проведения эксперимента нельзя допустить, чтобы хоть малейшая тень падала на прибор, а вблизи был хотя бы 1 источник электромагнитных волн. Все они вносят помехи в работу устройства.

После выполнения необходимых замеров освещенности определяется искомая величина. Она сравнивается с нормативным значением. Затем подводятся итоги о достаточности освещенности территории или помещения. Каждый вид измерительных испытаний оформляется специальным оценочным протоколом, чего требует ГОСТ.

Измерение количества света для светодиодных устройств и примеры в природе

Светодиодные светильники стали очень востребованными благодаря уникальной энергоэффективности. Но светодиоды и их источники питания при освещении выделяют тепло, которое рассеивается с помощью теплопроводящих материалов (алюминий) и конструктивных особенностей (ребер, большой радиаторной площади). Несмотря на кажущееся отсутствие связи между потерями тепла и освещенностью, специалисты всегда учитывают ее при создании новых устройств.

Трудности с работой светодиодных светильников начинаются при эксплуатации в условии повышения температуры более +50°С. Почему измерение освещенности светодиодов и рекомендуют проводить после 2 часов их работы, т. е. после выхода на оптимальный режим. Для исключения появления погрешности проводятся неоднократные замеры в течение рабочей смены. Желательно эти исследования проводить как минимум 1 раз в год. Чтобы при проектировании исключить любые ошибки, закладывают коэффициент снижения освещенности, зависящий от физических характеристик объекта.

Обычно производители LED-устройств дают гарантию по их безупречной работе на 3 года. Все параметры функционирования таких светильников, в том числе, и освещенность, должны соответствовать заявленным значениям. Если условия работы устройств происходят при температуре наружного воздуха свыше 45°С, то измерения освещенности необходимо делать гораздо чаще. Иначе неправильное проектирование и полученные результаты приведут к быстрому падению показателей освещения.

Что касается примеров иллюминации в природе, то на орбите Земли и экваторе в полдень данная величина равняется 135 тыс. люкс. В солнечный день она составляет до 100 тыс. лк, в пасмурный — только 1 тыс. люкс, а вот от Луны всего лишь 0,2 лк. Измерение света на улице на широте Москвы в зимний период показало от 4 до 5 тыс. люкс. В безлунную ночь освещенность в тысячу раз меньше, чем в полнолуние, а при 10-бальной облачности — в 10 тыс. раз меньше. То, в чем измеряется освещенность в помещении и естественных условиях, относится к физическим величинам, входящим в Международную систему единиц.

Сегодня мы поговорим про освещенность помещений, в чем она измеряется и с помощью каких приборов ее можно замерить.

Важные факторы

Одним из важных факторов, который учитывается как при строительстве здания, так и при его эксплуатации является уровень освещенности.

Данный показатель очень важен, поскольку влияет на здоровье глаз человека, его трудоспособность, физическое и психоэмоциональное состояние.

Поэтому освещенность помещения входит в положения по охране труда.

Освещение здания делится на две составные – естественное освещение и искусственное.

Естественным является дневное солнечное освещение, которое попадает в здание через технологические проемы, сделанные в нем при строительстве – окна.

Искусственное освещение

В темное же время суток освещенность производится искусственно – всевозможными электрическими лампами.

Искусственное освещение может применяться и в дневное время при слабом дневном свете, а также у зданий, где технологически невозможно проделать соответствующее количество окон, к примеру, цокольные этажи зданий или подвалы.

Также учитываются состояние атмосферы, географическое положение.

В какие единицах измеряется освещенность

Освещенность измеряется в люксах (Лк) и соответствует она световому потоку, который приходится на определенную единицу площади помещения. Зачастую для измерения используется квадратный метр помещения. Существуют .

В расчет освещенности также входит характеристики зрительной работы.

Определено 7 уровней зрительной работы, которые учитывают напряжение глаз человека при выполнении той или работы.

Наибольшую освещенность требуют помещения, в которых выполняются работы высокой точности, меньше же всего освещения установлено для помещений контроля за производственным процессом.

Учитываются также условия выполнения работы и пребывания в помещении.

Данный критерий разделен на 4 подразряда – постоянная работа, периодическая работа при постоянном пребывании в помещении, периодическая работа при периодическом пребывании и просто наблюдение за коммуникациями.

Виды освещения

Используется 4 вида искусственного освещения:

• Общее (при этом освещении производиться равномерное распределение светового потока на всю площадь помещения. Достигается оно путем равномерного рассеивания источников света по всей площади с соблюдением расстояния между ними);
• Местное (используется для улучшенного освещения отдельного рабочего участка);
• Комбинированное (включает в себя общее и местное освещение);
• Аварийное (редко используется. Предназначено для обеспечения освещения при отключении основного источника света).

Виды ламп для освещения помещения

Искусственная освещенность выполняется за счет использования электрических ламп, которые преобразовывают электроэнергию в световой поток.

В свое время самыми распространенными являлись лампы накаливания. Широкий диапазон этих ламп по мощности позволяло подобрать источник света с требуемым под определенные условия световым потоком.

Последнее время они стали менее востребованы, поскольку являются экономически затратными.

Второй вид ламп, применяемых для освещения – люминесцентные.

Эти источники света являются газоразрядными, в которых световой поток возникает за счет преобразования электрического разряда люминофором в световой поток.

Эти лампы более экономичны, поскольку при работе они не расходуют часть потребляемой энергии на выделение тепла, как это происходит в лампах накаливания.

Третий вид ламп, используемых для освещения помещений – светодиодные. Данный тип ламп является самым экономичным.

Экономическая эффективность данных всех видов ламп берется из расчета количества светового потока, выделяемого лампой и затрат электроэнергии, которые идут на обеспечение освещенности.

Согласно этого расчета таблица расхода электроэнергии на выделение определенного светового потока выглядит так:

Таблица потребляемой мощности ламп при выделении определенного светового потока
Тип лампы	Лампа накаливания	сцентная		Поток световой (Лм)
Потребляемая мощность (Вт)

Замеры освещенности

Освещенность помещений – величина, которую можно измерить. Производится замеры при помощи прибора – люксометра.

Замеры освещенности производятся отдельно для естественного и искусственного освещения.

Работает люксометр по такому принципу – в его конструкцию включен фотоэлемент, на который попадает световой поток.

При попадании свет высвобождает поток электронов, после чего фотоэлемент становится проводником электрического тока.

Поскольку величина пропускаемого тока прямо пропорциональна освещенности фотоэлемента, то проводимый ток и выступает измерителем освещенности.

Показания прибора выводятся на шкалу или дисплей.

Замеры освещенности выполняются в разных местах помещения.

Особенностью использования прибора является применение его только на прямых горизонтальных поверхностях и вдали от электромагнитных источников.

Прибором вначале определяется общая освещенность помещения, а после освещенность непосредственно рабочего места.

Освещенностью поверхности называют величину

∆Φ - световой поток, падающей на поверхность площади

∆S, рисунок 3.3. Если ∆Φ = 1лм,

∆S = 1м, освещенность = 1люксу, (лк).

То есть, 1лк = 1лм: 1м 2 .

Рисунок 3.3

3.2.5 Закон освещенности

Элементарные преобразования позволяют установить взаимосвязь освещенности Е поверхности с расстоянием R и углом падения света j на поверхность, рисунок 3.3, в виде:

Формула (3.9) носит название закона освещенности .

3.2.6 Светимость излучающей поверхности, м

До сих пор, мы рассматривали точечные источники света. Всякий реальный источник имеет конечные размеры. Пусть светящаяся площадка площади DS, рисунок 3.4, излучает свет в полусферу, которой соответствует телесный угол DW = 2πср. Обозначим через DΦ ПС световой поток, излучаемый площадью DS в полусферу.

Величина , лм/м 2 называется с ветимостью излучающей площадиDS.

Согласно рисунка 3.4 светимость М численно равна световому потоку, излучаемому с единицы площади светящейся поверхности в телесный угол 2π стерадиан.

Рисунок 3.4

3.2.7 Яркость светящейся поверхности, l

Пусть светящаяся поверхность площади DS излучает световой поток DΦ в телесный угол DΩ, ось симметрии которого составляет угол Θ с нормалью к излучающей поверхности, рисунок 3.5.

Рисунок 3.5

Величина

, (3.10)

согласно , называется яркостью светящейся поверхности.

3.2.8 Закон Ламберта

В 1760 году немецким ученым Ламбертом было по казано, что, если площадь DS не только излучает свет, но еще идеально равномерно рассеивает его по всем направлениям, яркость излучения L не зависит от угла Θ, входящего в (3.10).

Согласно закона Ламберта

L L = const, (3.11)

для любых Θ, входящих в (3,10).

Элементарные преобразования, , показывают, что для Ламбертовского источника, взаимосвязь между светимостью излучающей поверхности М L и ее яркостью L L имеет вид:

М L = L L × π (3.12)

3.2.9 Световая экспозиция, нс

Световой экспозицией H С называется произведение освещенности поверхности Е на время t, в течение которого производится облучение поверхности. По определению,

H С = Е × t, (лк × с) (3.13)

В заключение раздела 3.2 мы приводим в таблице 3.2 основные фотометрические характеристики, аналитические выражения для них и размерности в “S I“.

Таблица 3.2 Перечень основных фотометрических характеристик.

Наименование фотометрических величин	Аналитическое выражение	Размерность в “SI“
Сила света		Кандела, (кд)
Световой поток		Люмен, (лм)
Освещенность поверхности		Люкс, (лк), (люмен на квадратный метр), (лм/м).
Светимость излучающей поверхности		Люмен на квадратный метр, (лм/м)
Яркость светящейся поверхности		Кандела на квадратный метр, (кд/м)

3.3 Энергетические характеристики оптического излучения

3.3.1 Энергетическая экспозиция, Н Э

Величина, равная отношению энергии излучения DW, падающего на поверхность, к площади этой поверхности DS:

, (3.14)

3.3.2 Поток излучения, Ф Э

Величина, равная отношению энергии излучения DW, переносимой излучением, к времени переноса этого излучения Dt

Ф Э = , (Вт), (3.15)

называется потоком излучения.

3.3.3 Энергетическая светимость Є (интегральная излучательная способность)

Интегральная излучательная способность равна отношению потока излучения Ф Э к площади DS И, с которой этот поток испускается:

3.3.4 Облученность поверхности, Є О

Величина, равная отношению потока излучения Ф Э к площади DS П, на которую этот поток падает и поглощается

Библиография

Игнатов А.Н. Основы оптоэлектроники. Ч.1. Излучающие и фото-приемные приборы. – Новосибирск, 1988.

Игнатов А.Н. Основы оптоэлектроники. Ч.2. Жидкокристаллические и электролюминесцентные индикаторные приборы. – Новосибирск, 1989.

Селиванов Л.В. Основы оптики. Часть I. – Новосибирск.: СибГАТИ, 1995г. – 54с

Селиванов Л.В. Основы оптики. Часть II. – Новосибирск.: СибГАТИ, 1995г. – 56с.

Селиванов Л.В. Основы оптики. Часть V. – Новосибирск.: СибГАТИ, 1997г. – 56с.

Селиванов Л.В. Основы оптики. Часть IV. – Новосибирск.: СибГАТИ, 1997г. – 63с.

Goss F., Hanchen H. Ann. Phys. Ser. 6, I. – Leipzig, 1947 – 333s.

Хансперджер Р. Интегральная оптики. Перевод с английского. – М.: МИР, 1985г. – 380с.

Мальке Г., Гессинг П. Волоконно-оптические кабели. Перевод с английского. – Новосибирск: ИЗДАТЕЛЬ, 1997г. – 264с.

Чео П.К. Волоконная оптика. Перевод с английского. – М.: Энергоатомиздат, 1988г. – 279с.

Гауэр Д. Оптические системы связи. Перевод с английского. – М.: Радио и связь, 1989г. – с.

Мэзон У. Физическая акустика, т.3, ч.Б. Перевод с английского. – М.: МИР, 1968г. – 320с.

Селиванов Л.В. Основы оптики. Часть III. – Новосибирск: СибГАТИ, 1995г. – 44с.

Ландсберг Г.С. Оптика. – М.: НАУКА, 1976г. – 926с.

Физические величины. Справочник / под редакцией Григрьевой И.С., Мейлихов Е.З. – М.: Энергоатомиздат, 1991г. – 1232с.

>>Освещенность

• Вспомните свои ощущения, когда вы входили в темное помещение. Становится как-то не по себе, ведь ничего не видно вокруг... Ho сто­ит включить фонарик - и близко расположенные предметы ста­новятся хорошо заметными. Te же, что находятся где-то дальше, можно едва различить по контурам. В таких случаях говорят, что предметы по-разному освещены. Выясним, что такое освещенность и от чего она зависит.

1. Определяем освещенность

От любого источника света распространяется световой поток. Чем больший световой поток упадет на поверхность того или иного тела, тем лучше его видно.

• Физическая величина, численно равная световому потоку, падающему на еди­ницу освещенной поверхности, называется освещенностью.

Освещенность обозначается символом E и определяется по формуле:

где Ф - световой поток; S - площадь поверхности, на которую падает све­товой поток.

В СИ за единицу освещенности принят люкс (лк) (от латин. Iux - свет).

Один люкс - это освещенность такой поверхности, на один квадрат­ный метр которой падает световой поток, равный одному люмену:

Приводим некоторые значения поверхности (вблизи земли).

Освещенность Е:

Солнечными лучами в полдень (на средних широтах) - 100 000 лк;
солнечными лучами на открытом месте в пасмурный день - 1000 лк;
солнечными лучами в светлой комнате (вблизи окна) - 100 лк;
на улице при искусственном освещении - до 4 лк;
от полной луны - 0,2 лк;
от звездного неба в безлунную ночь - 0,0003 лк.

2. Выясняем, от чего зависит освещенность

Наверное, все вы видели шпионские фильмы. Представьте: какой-нибудь герой при свете слабого карманного фонарика вниматель­но просматривает документы в поисках необходимых «секретных данных». Вообще, чтобы читать, не напрягая глаз, нужна освещенность не меньше 30 лк (рис. 3.9), а это немало. И как наш герой добивается такой освещенности?

Во-первых, он подносит фонарик как мож­но ближе к документу, который просматривает. Значит, освещенность зависит от расстояния от до освещаемого предмета.

Во-вторых, он располагает фонарик пер­пендикулярно к поверхности документа, а это значит, что освещенность зависит от угла, под которым свет падает на поверхность.

Рис. 3.10. В случае увеличения расстояния до источника света площадь освещенной поверхности увеличивается

И в конце концов, для лучшего освещения он просто может взять более мощный фонарик, так как очевидно, что с увеличением силы света источника увеличивается освещенность.

Выясним, как изменяется освещенность в случае увеличения расстояния от точечного источника света до освещаемой поверхности. Пусть, например, световой поток от точечного источника падает на экран, расположенный на определенном расстоянии от источника. Если увеличить расстояние вдвое, можно заметить, что один и тот же световой поток будет освещать в 4 раза Ф большую площадь. Поскольку , то освещенность в этом случае уменьшится в 4 раза. Если увеличить расстояние в 3 раза, освещенность уменьшится в 9 - З 2 раз. Т. е. освещенность обратно пропорциональна квадрату расстояния от точечного источника света до поверхности (рис. 3 10).

Если пучок света падает перпендикулярно к поверхности, то световой поток распределяется на минимальной площади. В случае увеличения угла падения света увеличивается площадь, на которую падает световой поток, поэтому ос­вещенность уменьшается (рис. 3.11). Мы уже говорили, что в случае увеличе­ния силы света источника освещенность увеличивается. Экспериментально ус­тановлено, что освещенность прямопропорциональна силе света источника.

(Освещенность уменьшается, если в воздухе есть частички пыли, тума­на, дыма, так как они отражают и рассеивают определенную часть световой энергии .)

Если поверхность расположена перпендикулярно к направлению распро­странения света от точечного источника и свет распространяется в чистом воздухе, то освещенность можно определить по формуле:

где I - сила света источника, R - расстояние от источника света до поверх­ности.

Рис. 3.11 В случае увеличения угла падения параллельных лучей на поверхность (а 1 < а 2 < а 3) освещенность этой поверхности уменьшается, поскольку падающий световой поток распределя­ется по все большей площади поверхности

3. Учимся решать задачи

Стол освещен лампой, расположенной на высоте 1,2 м прямо над сто­лом. Определите освещенность стола непосредственно под лампой, если пол­ный световой поток лампы составляет 750 лм. Лампу считайте точечным источником света.

• Подводим итоги

Физическая величина, численно равная световому потоку Ф, пада­ющему на единицу освещаемой поверхности S, называется освещенностью .В СИ за единицу освещенности принят люкс (лк).

Освещенность поверхности E зависит: а) от расстояния R до освещаемой поверхности б) от угла, под которым свет падает на поверхность (чем меньше угол падения, тем больше освещенность); в) от силы света I источника (E - I) ; г) прозрачности среды, в которой распространяется свет, проходя от источника до поверхности.

• Контрольные вопросы

1. Что называют освещенностью? В каких единицах она измеряется?
2. Можно ли читать, не напрягая глаз, в светлой комнате? на улице при искусственном освещении? при полной луне?

3. Как можно уве­личить освещенность определенной поверхности?

4. Расстояние от точечного источника света до поверхности увеличили в 2 раза. Как при этом изменилась освещенность поверхности?

5. Зависит ли ос­вещенность поверхности от силы света источника, который освещает эту поверхность? Если зависит, то как?

• Упражнения

1. Почему освещенность горизонтальных поверхностей в полдень больше, чем утром и вечером?

2. Известно, что освещенность от нескольких источников равняется сумме освещенностей от каждого из этих источников отдельно. Приведите примеры применения этого правила на практике.

3. После изучения темы «Освещенность» семиклассники решили уве­личить освещенность своего рабочего места:

Петя заменил лампочку в своей настольной лампе на лампочку большей мощности;
- Наташа поставила еще одну настольную лампу;
- Антон поднял люстру, которая висела над его столом, выше;
- Юрий расположил настольную лампу таким образом, что свет начал падать практически перпендикулярно к столу.

Какие из учеников поступили правильно? Обоснуйте ответ.

4. В ясный полдень освещенность поверхности Земли прямыми сол­нечными лучами составляет 100 000 лк. Определите световой по­ток, падающий на участок площадью 100 см 2 .

5. Определите освещенность от электрической лампочки мощностью 60 Вт, расположенной на расстоянии 2 м. Довольно ли этой осве­щенности для чтения книги?

6. Две лампочки, поставленные рядом, освещают экран. Расстояние от лампочек до экрана I м. Одну лампочку выключили. На сколько нужно приблизить экран, чтобы его освещенность не изменилась?

• Экспериментальное задание

Для измерения силы света используют приборы, которые называются фото метрами. Изготовьте простейший аналог фотометра. Для этого возьмите белый лист (экран) и поставьте на нем жирное пятно (например, маслом). Закре­пите лист вертикально и осветите его с двух сторон разными источниками све­та (S 1 , S 2) (см. рисунок). (Свет от источников должен падать перпендикулярно к поверхности листа.) Медленно передвигая один из источников, сделайте так, чтобы пятно стало практически невидимым. Это произойдет, когда освещен­ность пятна с одной и другой стороны будет одинаковой. Т. е. E 1 = E 2 .

Поскольку . Измерьте расстояние от первого источника до экрана (R 1) и расстояние от второго источника до экрана (R 2).

Сравните, во сколько раз сила света первого источника отличается от силы света второго источника: .

• Физика и техника в Украина

Научно-производственный комплекс «Фотоприбор» (г. Черкассы) Сфера деятельности предприятия - разработка и производство приборов точной механики, оптоэлектроники и оптомеханики разно­образного назначения, медицинской и криминалистической техники , бытовых товаров, офисных часов представительного класса. HBK «Фо­топрибор» разрабатывает и выпускает перископические прицелы для разнообразных артиллерийских установок, гирокомпасы, гироскопы, оптико-электронную аппаратуру для вертолетов, бронетехники, а так­же широкий спектр оптического оборудование и приборов различного назначения.

Физика. 7 класс: Учебник / Ф. Я. Божинова, Н. М. Кирюхин, Е. А. Кирюхина. - X.: Издательство «Ранок», 2007. - 192 с.: ил.

Содержание урока конспект урока и опорный каркас презентация урока интерактивные технологии акселеративные методы обучения Практика тесты, тестирование онлайн задачи и упражнения домашние задания практикумы и тренинги вопросы для дискуссий в классе Иллюстрации видео- и аудиоматериалы фотографии, картинки графики, таблицы, схемы комиксы, притчи, поговорки, кроссворды, анекдоты, приколы, цитаты Дополнения рефераты шпаргалки фишки для любознательных статьи (МАН) литература основная и дополнительная словарь терминов Совершенствование учебников и уроков исправление ошибок в учебнике замена устаревших знаний новыми Только для учителей календарные планы учебные программы методические рекомендации