Раздел 2. Естественное освещение

2.1. Общие определения

При помощи зрения человек получает более 80% информации, качество которой зависит от освещения.

Свет – вид материи, одновременно обладающий корпускулярными и волновыми свойствами (дуализм). С корпускулярной точки зрения – это поток фотонов перемещающихся в вакууме со скоростью 300 000 км/с (в других средах с меньшей скоростью) и не существующих в состоянии покоя; волновой свет – это электромагнитная волна в диапазоне длин от 380 нм (фиолетовый) до 770 нм (красный).

Спектр электромагнитных волн делится на следующие диапазоны:

1. Радиоволны – длина 100 км – 0,1 мм;

2. Инфракрасное излучение – длина 0,1 мм – 770 нм;

3. Видимый свет – длина 770 нм – 380 нм;

4. Ультрафиолетовое излучение – длина 380 нм – 1 нм;

5. Рентгеновское излучение – длина 1 нм – 0,001 нм;

6. Гамма-излучение – длина менее 0,001 нм.

Человеческий глаз способен реагировать только на видимый свет, энергия электромагнитной волны которого трансформируется в нервные импульсы, передаваемые зрительным нервом к зрительной зоне больших полушарий мозга. Спектральный состав солнечного излучения является наиболее благоприятным для человеческого глаза, поэтому при разработке источников искусственного освещения их спектральный состав излучения стараются максимально приблизить к солнечному.

Глаз человека воспринимает множество цветовых оттенков, причем цвет является отражением в ощущениях спектрального состава света, а действие света на глаз характеризуется функцией видимости. Наибольшая чувствительность глаза к зеленому свету с длиной волны λ = 555 нм (υ_λ = 1), а наименьшая на границах видимого света (рис. 2.1). Поэтому, чтобы обеспечить одинаковое зрительное ощущение, поток света с длиной 500 нм (υ_λ = 0,5) должен иметь вдвое большую мощность, чем с длиной 555 нм.

Рис. 2.1 – График функции видимости

Естественное освещение обладает способностью обеззараживать воздух, питьевую воду и продукты питания. Наибольшую бактерицидной способностью обладают ультра-фиолетовые волны с длиной 254...257 нм.

2.2. Физические характеристики света

Раздел физики, занимающийся изучением методики и техники измерения параметров источников света, потоков световой энергии и их проявлений, называется фотометрией. Ниже приведены основные фотометрические величины.

Лучистый поток – количество энергии, переносимой излучением через какую-либо поверхность в единицу времени

(2.1)

Единица измерения – ватт (Вт), измерить его можно по времени и количеству теплоты, которое получит тело при полном поглощении излучения.

Световой поток – часть лучистого потока, которая вызывает зрительные ощущения и характеризует мощность видимой части спектра излучения. Единица измерения – люмен (лм), является технической характеристикой осветительных приборов. Полный световой поток в случае точечного источника

(2.2)

Сила света – отношение светового потока F к величине телесного угла Ω, из которого он выходит

(2.3)

Единица измерения – кандела (кд), основная величина системы СИ.

Освещенность – отношение светового потока, падающего на элемент площади, к величине этой площади

(2.4)

Является нормируемой величиной, единица измерения – люкс (лк),

1 лк = 1 лм/1 м².

Закон Ламберта: освещенность поверхности от точечного источника света прямо пропорциональна косинусу угла его падения и обратно пропорциональна квадрату расстояния от источника

(2.5)

Зависимостью освещенности от угла падения объясняется смена времен года на Земле. Освещенность предметов имеет большое значение в производственной деятельности: точные работы требуют освещенности 100 лк, чтение – 30...50 лк. Освещенность прямыми лучами Солнца в летний день может достигать 100 000 лк, полная Луна создает освещенность порядка 0,2 лк.

Яркость – отношение силы света элемента поверхности в заданном направлении к площади проекции на данное направление

(2.6)

Единица измерения – нит (нт), причем 1 нт = 1 кд/1 м². Яркость входит в число гигиенических норм освещенности рабочих мест.