Излучение в световом (видимом) диапазоне. Фотометрия

Излучение в световом (видимом) диапазоне. Фотометрия

 

 

Выполнила: Радченко Мария

                      63603/3

Излучение в световом (видимом) диапазоне

 

• Свет — в физической оптике электромагнитное излучение, воспринимаемое человеческим глазом. В качестве коротковолновой границы спектрального диапазона, занимаемого светом, принят участок с длинами волн в вакууме 380—780 нм 

 

2

История

 

•    Первые объяснения спектра видимого излучения дали Исаак Ньютон в книге «Оптика» и Иоганн Гёте в работе «Теория Цветов», однако ещё до них Роджер Бэкон наблюдал оптический спектр в стакане с водой. Лишь спустя четыре века после этого Ньютон открыл дисперсию света в призмах.

 

• Ньютон первый использовал слово спектр в печати в 1671 году, описывая свои оптические опыты. Он сделал наблюдение, что когда луч света падает на поверхность стеклянной призмы под углом к поверхности, часть света отражается, а часть проходит через стекло, образуя разноцветные полосы. Учёный предположил, что свет состоит из потока частиц (корпускул) разных цветов, и что частицы разного цвета движутся с различной скоростью в прозрачной среде. По его предположению, красный свет двигался быстрее чем фиолетовый, поэтому и красный луч отклонялся на призме не так сильно, как фиолетовый. Из-за этого и возникал видимый спектр цветов.

 

 

3

Ранние представления  о свете

 

• Ньютон разделил свет на семь цветов: красный,  оранжевый, жёлтый, зелёный, голубой, индиго и фиолетовый.

 

Число 7 он выбрал из убеждения, что существует связь между цветами, музыкальными нотами, объектами Солнечной системы и днями недели. Человеческий глаз относительно слабо восприимчив к частотам цвета индиго, поэтому некоторые люди не могут отличить его от голубого или фиолетового цвета. Поэтому после Ньютона часто предлагалось считать индиго не самостоятельным цветом, а лишь оттенком фиолетового или голубого (однако он до сих пор включён в спектр в западной традиции). В русской традиции индиго соответствует синему цвету.

 

 

4

Спектр

 

Спектр электромагнитного  излучения, упорядоченная по длинам совокупность монохроматических волн, на которую разлагается свет или  иное электромагнитное излучение. Типичный пример спектра – известная всем радуга. Возможность разложения света  на непрерывную последовательность лучей разных цветов впервые экспериментально показал И. Ньютон.

 

 

5

Излучение в световом (видимом) диапазоне

 

Видимое излучение     -     электромагнитное излучение с

длиной волны  от 380 до 780 нм.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Совместное действие всех световых лучей с длинами  волн от 400 до 760

нм вызывает ощущение белого, неокрашенного света.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Спектральный  цвет	Длина волны, нм	Диапазон частот, ТГц
Фиолетовый	380 – 440	790 – 680
Синий	440 – 485	680 – 620
Голубой	485 – 500	620 – 600
Зелёный	500 – 565	600 – 530
Желтый	565 – 590	530 – 510
Оранжевый	590 – 625	510 – 480
Красный	625 – 740	480 – 405

 

6

Источники

 

Причиной возникновения  видимого света является излучение  молекул и атомов при тепловых и (или) электрических воздействиях.

Самым известным источником видимого излучения является Солнце, поверхность которого нагрета до температуры 6000 градусов по Кельвину. Максимум непрерывного спектра солнечного излучения расположен в «зелёной»  области ≈ 550 нм, где находится  и максимум чувствительности глаза.

 

7

Источники

 

Излучение видимого диапазона  возникает, в  частности, при нагревании тел из-за теплового  движения атомов и молекул. Чем сильнее  нагрето  тело, тем выше частота, на которой  находится максимум спектра его  излучения. При определённом нагревании тело начинает светиться в видимом  диапазоне (каление), сначала красным  цветом, потом  жёлтым и так далее.

 

8

Виды источников видимого излучения

 

Основаниями для  деления источников видимого излучения 

на виды может  служить:

• Тип излучения - естественный (светящие небесные тела, молния и др.) и искусственный (свеча, электрическая лампа и др.);
• Механизм генерирования света – тепловой, люминесцентный или смешанный;
• Назначение (область применения):
• общего назначения — для общего освещения помещений и открытых пространств;
• местного освещения — для освещения индивидуальных рабочих мест (в  том числе – лампы хирургические, используемые для освещения рабочего поля при операциях (освещенность ≥ 40000 люкс); светильники стоматологические (освещённость ≈ 30000 люкс);

 

 

9

Виды источников видимого излучения

 

• транспортные;
• для сигнализации и индикации;
• для оптических систем и приборов;
• метрологические;
• для технологических целей;
• Конструктивно-технологические особенности:
• лампы накаливания;
• газоразрядные лампы низкого/высокого давления;
• Светодиодные лампы.

 

10

Почему?

 

• Задумывались ли вы, почему небо кажется голубым? Все просто: часть спектра с короткой длиной волны рассеивается воздухом сильнее, чем с длинной, соответствующей красной стороне спектра. Благодаря этому небо имеет голубой цвет, особенно в полуденное время. Видимое излучение попадает в так называемое «оптическое окно». Эту область спектра земная атмосфера не поглощает.

 

• Некоторые животные видят излучение, недоступное человеческому зрению (оно просто не входит в видимый нами диапазон). Многие насекомые (например, пчелы) воспринимают ультрафиолетовый диапазон, поэтому они так быстро находят нектар в цветах. Ультрафиолетовое излучение способны видеть и птицы. У отдельных видов птиц даже есть метки, заметные только в этом виде излучения, по которым самец и самка безошибочно определяют друг друга

 

11

Влияние видимого света  на организм человека

 

• Свет является важнейшим экологическим фактором, к которому человек приспособился в ходе эволюции, поэтому изменения светового режима или спектрального состава света (например, при задымлённости атмосферы) могут вызывать патологические реакции у живых организмов.

 

• По сравнению с инфракрасными, видимые лучи проникают в ткани организма на меньшую глубину (1 – 3 мм). При этом наибольшей проникающей способностью обладает красное излучение (700 – 760 нм). Видимые лучи имеют более короткую, чем у инфракрасных, длину волны, несколько большую энергию квантов, поэтому при поглощении энергии видимого излучения тканями организма имеет место не только тепловое, но и химическое воздействие и, как следствие, - фотобиологический отклик.

 

12

Влияние видимого света  на организм человека

 

 Различают следующие фотобиологические процессы:

 

• фотосинтез — превращение энергии солнечного света в энергию химических связей органических веществ;
• фототаксис и фототропизм — направленное движение организмов, растений под влиянием света;
• фотопериодизм — регуляция суточных и годовых циклов организмов при циклических сменах освещения, проявляющаяся в колебаниях интенсивности физиологических процессов;
• помутнение хрусталика – необратимое фотоповреждение хрусталика;
• световые воздействия на кожу — образование витамина D, эритема, загар, пигментация, ожог, рак кожи (наблюдается, в основном, под влиянием ультрафиолетового излучения, но бывает и от видимого);
• зрение — восприятие света глазом, сопровождающееся превращением световой энергии в энергию нервного импульса в сетчатке глаза.

 

 

13

Влияние видимого света  на организм человека

 

С недавних пор в офтальмологической литературе утвердился термин "компьютерный зрительный синдром" .

Жалобы людей, проводящих большую часть рабочего времени  за экраном монитора, делят на две  группы:

 

• «Зрительные» жалобы:
• Затуманивание зрения (снижение остроты зрения);
• замедленная перефокусировка с ближних предметов на дальние и обратно (нарушение аккомодации);
• двоение предметов;
• быстрое утомление при чтении.

 

• «Глазные» жалобы:
• жжение в глазах;
• чувство "песка" под веками;
• боли в области глазниц и лба;
• боли при движении глаз;
• покраснение глазных яблок.

 

 

 

 

14

Допустимые уровни воздействия

 

Возможность отрицательного воздействия условий освещения  на работников определяется рядом факторов:

 

• отсутствием или недостаточностью естественного света;
• пониженной освещенностью;
• повышенной яркостью;
• прямой или отраженной блескостью;
• повышенной пульсацией освещенности.

 

 

Освещенность (измеряется

люксметрами в люксах) определяется

 отношением падающего  светового 

потока к площади освещаемой

поверхности. Примерные значения

освещенности разных объектов:

 

 

 

15

 

Операционная	30000-120000 лк
Солнечный летний день	60000-100000 лк
Пасмурный летний день	20000 лк
Пасмурный зимний день	3000 лк
Рабочее место  с настольной лампой	500-750 лк
Пешеходная зона	5-100 лк
Ночь в полнолуние	0,25 лк
Ночь в новолуние	0,01 лк

Нормативные документы

 

В России главным документом, устанавливающим параметры освещения, являются Строительные нормы и правила  СНиП 23-05-95. Кроме этих норм, имеются Санитарные правила и нормы СанПиН 2.21/2.1.1.1278-03 и множество отраслевых документов, в которых подробно расписаны требования к освещению различных рабочих мест.

 

16

 

Здание (помещение) / деятельность	Освещённость, лк	Здание (помещение) / деятельность	Освещённость, лк
Столовые	200	Дисплейные залы	500
Кухня	500	Торговые залы	300
Комнаты для отдыха	100	Больничные палаты	100-200
Душевые комнаты	100	Зрелищные помещения	200
Лестницы, эскалаторы	100	Техническое черчение	750
Офисные помещения	300-500	Часовые и ювелирные мастерские	1000-1500