Лекция №4. Световой режим помещений.

Существуют два источника света — Солнце и искусственные источники, созданные человеком. Основные искусственные ис­точники света, применяемые ныне, — электрические источники, прежде всего лампы накаливания и газоразрядные лампы. Ис­точник света излучает энергию в виде электромагнитных волн, имеющих различную длину волны. Человек воспринимает элек­тромагнитные волны как свет только в диапазоне от 0,38 до 0,76 мкм.

Освещение и световая среда характеризуется следующими параметрами.

Световой поток (Ф) — часть электромагнитной энергии, ко­торая излучается источником в видимом диапазоне. Поскольку световой поток — это не только физическая, но и физиологиче­ская величина, т. к. характеризует зрительное восприятие, для него введена специальная единица измерения люмен (лм).

Сила света (I). Так как источник света может излучать свет по различным направлениям неравномерно, вводится понятие силы света как отношения величины светового потока, распро­страняющегося от источника света в некотором телесном угле W (измеряется в стерадианах), к величине этого телесного угла

I = Ф/W

Сила света измеряется в канделах (кд).

Солнце и искусственные источники света — это первичные источники светового потока, т. е. источники, в которых генери­руется электромагнитная энергия. Однако существуют вторич­ные источники — поверхности объектов, от которых свет отра­жается.

Коэффициентом отражения (r) называется доля светового потока (Ф_пад), падающего на поверхность, которая отражается от нее:

r = Ф_отр/Ф_пад

Величина же светового потока (Ф_отр), отраженного поверх­ностью предмета и распространяющегося в некотором телесном угле (W), отнесенная к величине этого угла и площади (S) отра­жающей поверхности, называется яркостью (L) объекта. По сути это сила света, излучаемая поверхностью, отнесенная к площади этой поверхности:

L = Ф_отр/WS L = I/S

Измеряется яркость в кд/м².

Чем больше яркость объекта, тем больший световой поток от него поступает в глаз и тем сильнее сигнал, поступающий от глаза в зрительный центр. Таким образом, казалось бы, чем больше яркость, тем лучше человек видит объект. Однако это не совсем так. Если поверхность (фон), на которой располагается объект, имеет близкую по величине яркость, то интенсивность засветки участков сетчатки световым потоком, поступающим от фона и объекта, одинакова (или слабо различается), величина поступающих в мозг сигналов одинакова, и объект на фоне ста­новится неразличимым.

Для лучшей видимости объекта необходимо, чтобы яркости объекта и фона различались. Разница между яркостями объекта (L₀) и фона (L_ф), отнесенная к яркости фона, называется кон­трастом:

К= | L₀ - L_ф | / L_ф.

Величина контраста принимается по модулю.

Если объект резко выделяется на фоне (например, черная линия на белом листе) контраст считается большим, при сред­нем контрасте объект и фон заметно различаются по яркости, при малом контрасте объект слабо заметен на фоне (например, линия бледно-желтого цвета на белом листе). При К< 0,2 кон­траст считается малым, при К= 0,2...0,5 контраст средний, а при К > 0,5 — большим.

Величина яркости объекта тем больше, чем больше коэф­фициент отражения и падающий на поверхность световой поток.

Для характеристики интенсивности падающего на поверх­ность от источника света светового потока введена специальная величина, получившая название освещенности.

Освещенность — это отношение падающего на поверх­ность светового потока (Ф_пад) к величине площади этой по­верхности (S)

Е= Ф_пад/S.

Измеряется освещенность в люксах (лк), 1 лк = 1 лм/м².

Таким образом, чем больше освещенность и контраст, тем лучше видно объект, а следовательно, меньше нагрузка на зре­ние. Следует обратить внимание на то, что слишком большая яркость отрицательно воздействует на зрение. Как правило, большая яркость связана не со слишком большой освещенно­стью, а с очень большими коэффициентами отражения (напри­мер, зеркальным отражением). При большой яркости имеет ме­сто очень интенсивная засветка сетчатки, и разлагающийся све­точувствительный материал не успевает восстанавливаться (регенерироваться) — возникает явление ослепленности. Такое явление, например, возникает, если смотреть на раскаленную вольфрамовую нить лампы накаливания, обладающей большой яркостью.

Одной из характеристик зрительной работы является фон — поверхность, на которой происходит различение объекта. Фон характеризуется способностью поверхности отражать падающий на нее свет. Отражательная способность определяется коэффи­циентом отражения r. В зависимости от цвета и фактуры поверх­ности значения коэффициента отражения изменяются в широ­ких пределах — 0,02...0,95. Фон считается светлым при r > 0,4, средним при значениях rв диапазоне 0,2...0,4 и темным при r< 0,2.

Важной характеристикой, от которой зависит требуемая ос­вещенность на рабочем месте, является размер объекта различения. Размер объекта различения — это минимальный размер на­блюдаемого объекта (предмета), отдельной его части или дефек­та которые необходимо различать при выполнении работы. Например, при написании или чтении, чтобы видеть текст, не­обходимо различать толщину линии буквы — толщина линии и будет размером объекта различения при написании или чтении текста. Размер объекта различения определяет характеристику работы и ее разряд. Например, при размере объекта менее 0 15 мм разряд работы наивысшей точности (I разряд), при раз­мере 0,15...0,3 мм — разряд очень высокой точности (II разряд); от 0,3 до 0,5 мм — разряд высокой точности (III разряд) и т. д. При размере более 5 мм — грубая работа.

Очевидно, чем меньше размер объекта различения (выше разряд работы) и меньше контраст объекта различения с фоном, на котором выполняется работа, тем больше требуется освещен­ность рабочего места, и наоборот.

Например, освещенность доски должна составлять не менее 500 лк, столов при чтении – 400 лк, кабинетов врача – 300 – 500 лк.