УРОК «СВЕТ В МОЕЙ ЖИЗНИ»

СВЕТ В НАШЕЙ ЖИЗНИ Всероссийский урок МБОУ «Засосенская СОШ» 2015

СВЕТ — ЭТО ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ВОЛНА Большую часть информации о мире мы получаем, воспринимая свет. Свет — это электромагнитная волна, распространяющаяся со скоростью около 300 000 км/с. ИЗЛУЧЕНИЕ ВОЛНЫ МЕХАНИЧЕСКИЕ ВОЛНЫ Инфразвук Звук Ультразвук ПОТОКИ ЧАСТИЦ α, β, n ... Ионизирующие излучения Гамма излучение Ультрафиолетовое излучение Инфракрасное излучение СВЧ Радиоволны Рентгеновское излучение ФСГЗЖОК Видимый свет! Э Л Е К Т Р О М А Г Н И Т Н Ы Е В О Л Н Ы На шкале электромагнитных волн видимый свет находится между ультрафиолетовым излучением (короче 380 нанометров) и инфракрасным (волны длиннее 780 нанометров). В этом диапазоне проникает через атмосферу основная энергия солнечного излучения. И к волнам в этом диапазоне чувствителен человеческий глаз!

Благодаря этой рекламе сайт может продолжать свое существование, спасибо за просмотр.

СПЕКТР Спектральные составляющие естественного белого света воспринимаются зрением как цвета радуги. Распо- ложение цветов от красного до фиолетового определяется правилом «Каждый Охотник Желает Знать…». График, показывающий из каких цветных составляющих и в какой пропорции составлен белый свет, назы- вается спектром. Свет люминесцентной лампы состоит из трёх–пяти цветных компонент. Первые светодиоды имели в спектре только синий и жёлтый, но теперь к этим цветам чаще добавляется зелёный, оранжевый и красный. С развитием технологий спектральный состав искусственного света становится более полноценным и похо- жим на естественный, содержащий все цвета радуги.

4 КАЧЕСТВО БЕЛОГО СВЕТА Разложив луч дневного света стеклянной призмой на состав- ляющие, Исаак Ньютон увидел цвета радуги — один за другим. При освещении белым светом, состоящим из всех цветов ра- дуги, различимы множество оттенков, а цвет привычных объ- ектов выглядят узнаваемо. Еда кажется аппетитной, а цвета лица — здоровым. Такой свет мы называем светом высокого качества или светом с высокой цветопередачей. Искусственный белый свет обычно состоит из меньшего числа цветов — из трёх (красный, зеленый и синий) или даже из двух (синий и желтый). Чем меньше цветов составляют белый свет, тем его состав беднее, тем ниже цветопередача. При освещении светом с низкой цветопередачей близкие оттенки неразличимы, а привычные цвета неузна- ваемы: еда — неаппетитна, цвет кожи — нездоровый. Левый апельсин освещен светодиодным светом с цветопередачей 90 единиц, правый — 60 единиц.

ЗНАЧЕНИЯ ЦВЕТОПЕРЕДАЧИ Цветопередача современных источников белого света — от 70 единиц. Для освещения помещений выбирают источники света с цветопередачей от 80 единиц. Уже появляются све- тодиодные светильники с цветопередачей более 90 единиц. Источники света с повышенной цветопередачей стоят дороже, а света дают немного меньше, но их использу- ют там, где важно качество искусственной световой среды. Максимальное значение цветопередачи — 100 единиц, такова цветопередача естественного дневного света. В недалеком будущем искусственный свет по качеству в видимой области спектра догонит солнечный!

ЦВЕТОВАЯ ТЕМПЕРАТУРА Чем больше в белом свете синей составляющей, и чем меньше оранжевой и красной, тем «холоднее» свет и выше цветовая температура. На лампах цветовую температуру обозначают цифрами: 2700—3500 К — тёплый свет, близкий к свету лампы накаливания, 4000—5000 К — нейтральный, близкий к рассеянному дневному свету, 5500—6500 К — холодный, как свет неба с облаками или как белое свечение монитора, Одним нравится тёплый свет, другие чувствуют себя комфортно при холодном. Предпочтения могут меняться с возрастом. Предпочтения различны и в разные часы дня: при холодном свете человек просыпается, лучше работает, ак- тивен и сосредоточен. Теплый свет правильно использовать вечером, чтобы повысить качество сна ночью.

ЯРКОСТЬ СВЕТИЛЬНИКА Яркость источника часто путают с количеством света. В действительности большой и не- яркий плафон может давать больше света, чем ослепительно яркий точечный светиль- ник. Чем больше света на единицу светящей поверхности, тем она ярче, тем труднее на нее смотреть не жмурясь. Яркость светильников для общественных помещений с постоянным пребыванием людей ограничивается законодательно. Но и дома лампы, а тем более яркие светодиоды, не ре- комендуется использовать без защищающего зрение рассеивателя: плафона или аба- жура. Большой равномерно и неярко светящий светильник предпочтительней маленькой и яр- кой лампочки. Компактные светильники выглядят технологично и современно, но исто- рия сделает круг и крупные формы светорассеивателей потолочных, настольных и на- польных светильников вновь войдут в моду.

8 ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТЬ Количество света измеряется в люменах. Световая отдача измеряется в люменах на Ватт (лм/Вт). Чем боль- ше света дает светильник при меньшей потребляемой мощности, тем выше его световая отдача. Световая отдача ламп накаливания — 10—15 лм/Вт, а у светильника с такой лампой — ещё вдвое меньше. Эффективность типичных светильников с прямыми люминесцентными лампами, как в большинстве школ и офисов — примерно 60 лм/Вт, современных светильников со светодиодами — 100 лм/Вт. В ближайшие годы эффективность светодиодных источников света будет расти. Рекордная световая отдача белых светодиодов уже сегодня превышает 300 лм/Вт. На освещение расходуется пятая часть вырабатываемой электроэнергии в мире и от четверти до трети элек- троэнергии в квартирах. Лампа в квартире светит примерно 1000 часов в год. Светодиодная лампа, потребляя в 7—10 раз меньше электроэнергии по сравнению с лампой накаливания, за год сэкономит 40—70 кВт · ч и оправдает свою стои- мость. Пользуясь природными ресурсами, люди обязаны осваивать новые энергосберегающие технологии и улуч- шать мир в котором придется жить завтра — это принцип устойчивого развития. Высокая эффективность позволяет увеличивать освещённость, улучшая качество жизни людей при сохране- нии приемлемого уровня энергопотребления. Способы экономии электроэнергии: использовать эффективные светодиодные источники света, первыми заменять на светодиодные те лампы в доме, что светят постоянно, использовать местное освещение, например настольные светильники, беречь свет: выбирать светлые обои и мебель, не использовать без надобности плотные шторы, регулярно мыть окна, держать чистыми лампы и плафоны, использовать средства автоматизации, выключающие свет в помещениях без людей, • быть дисциплинированным и выключать свет там, где он не нужен, самостоятельно.

ОСВЕЩЁННОСТЬ Освещённость измеряется в люксах. Количество люкс соответствует количеству люмен на один квадратный метр освещаемой площади. Оценим освещённость, создаваемую в комнате площадью 20 м2 люстрой с общим световым потоком 3000 люмен. Если бы свет от люстры был направлен только на пол, средняя освещённость пола составила бы 3000 люмен / 20 м2 = 150 люкс. Но так как часть света «пропадает» на стенах и потолке, освещённость пола окажется раза в полтора меньше — около 100 люкс. В комнатах с разной высотой и светлотой стен до пола дойдет различное количество света, более точно рас- считать освещённость можно с помощью программ, таких как «Dialux». 9

КАКОЙ ВЕЛИЧИНЫ БЫВАЕТ ОСВЕЩЁННОСТЬ Чем напряжённей работа зрения, тем важнее зрительный комфорт, тем больше нужно света. Освещённость автомобильных дорог и пешеходных пространств ночью — от 3 до 30 люкс. Минимальная ос- вещенность столов в кабинетах и офисах — 300 люкс, в компьютерных комнатах и в аудиториях ВУЗов — 400 люкс, в школьных классных комнатах и учебных кабинетах — 500 люкс. На улице в средней полосе летом в солнечный день в тени — около 10 000 люкс, на солнце в полдень — 100 000 люкс. А на Ямайке в полдень на солнце — до 300 000 люкс. При тусклом свете рост освещённости полезен. Увеличение освещённости дорог вдвое снижает частоту ава-рий на треть. Увеличение освещенности полезно до 1000 люкс. От 1000 люкс до 2000 люкс — бесполезно. Выше 2000 люкс мешает — вспомните, на улице читать книгу трудней, чем в помещении. Чрезмерная освещённость вредна, и от яркого солнца нужна защита.

ЭВОЛЮЦИЯ ИСКУССТВЕННЫХ ИСТОЧНИКОВ СВЕТА ИСТОЧНИКИ СВЕТА ТЕПЛОВЫЕ ГАЗОРАЗРЯДНЫЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ Прошлое Настоящее Будущее

ЛАМПЫ НАКАЛИВАНИЯ И ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЕ ЛАМПЫ Лампа накаливания и галогенная лампа неэффективны и недолговечны. Дают только тёплый свет. Главное достоинство — высокое качество света, цветопередача — 100 единиц. Эффективность люминесцентных ламп выше, цветовая температура и цветопередача могут быть различны. Эффективность прямых люминесцентных ламп относительно высока, особенно тонких прямых люминесцент- ных ламп последнего поколения. Но люминесцентные лампы содержат вредную ртуть, и должны быть утили- зированы на специализированных предприятиях. Компактные же люминесцентные лампы спиральные и П-образные, уступают прямым лампам по всем пара- метрам. Светящие трубки затеняют друг друга, а в маленьком цоколе невозможно разместить источник пита- ния, который был бы одновременно компактным, недорогим и эффективным. Такие лампы пора заменять светодиодными.

СВЕТОДИОДЫ (LED) Светодиоды эффективней люминесцентных ламп, имеют высокий индекс цветопередачи и различные цвето- вые температуры. Светодиоды долговечны, не вредят окружающей среде и с ними удобно создавать осветительные системы любого назначения.

ОРГАНИЧЕСКИЕ СВЕТОДИОДЫ (OLED) Органические светодиоды (OLED) уступают по световой отдаче и обычным светодиодам и люминесцентным лампам. Главное достоинство — ровный неяркий свет высокого качества.

ТРАДИЦИОННОЕ УЛИЧНОЕ ОСВЕЩЕНИЕ Ртутные лампы неэффективны, дают белый свет низкого каче- ства, и вскоре будут заменены светодиодными. Световая отдача мощных натриевых ламп такая же, как у со- временных светильников со светодиодами. Их золотистый свет не позволяет различать цвета, но для освещения дорог этого и не требуется. Металлогалогенные лампы излучают белый свет высокого качества. Усту- пают в эффективности натриевым лампам и светодиодам.

СВЕТОДИОДНОЕ УЛИЧНОЕ ОСВЕЩЕНИЕ Светильники со светодиодами по эффективности догнали светильники с натриевыми лампами. И эффективность продолжает расти, а цена падает. В недалеком будущем почти все уличное освещение станет свето- диодным. Цветопередача светодиодов тоже растёт, и уже вскоре улицы страны будут равномерно и ярко освещаться теплым или нейтральным белым светодиодным светом высокого качества.

КАК И ЧЕМ ИЗМЕРЯТЬ СВЕТ В инструкции к любой лампе указано — какую мощность она потребляет в Ваттах (Вт), сколько света дает в люменах (лм), сильно ли мерцает (уровень пульсации светового потока указывается в процентах), и какого качества дает свет (цветопередача обозначается символами CRI или Ra). Чтобы узнать эти параметры, производитель отдает светильник в лабораторию. В лаборатории свет лампы ловят и измеряют большим фотометрическом шаром, окрашенным изнутри белой краской. Либо более сложным прибором — гониофотометром. Одного измерения недостаточно. Первая лампа в серии может быть хороша, но через месяц с конвейера сойдет лампа с худшими характеристиками. Чтобы увидеть изменение качества и не обманывать потребителя, измерения параметров ламп и светильников нужно проводить регулярно.

НЕЗРИТЕЛЬНОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ СВЕТА Минимальные порции, которыми излучается или поглощается свет, называют фотонами. Чем вы- ше энергия фотонов, тем сильней их воздействие. Энергия фотонов ультрафиолетового излучения настолько велика, что вызывает загар и даже солнечные ожоги. Коротковолновые составляющие света Фиолето- вый, Синий и Голубой, близки по свойствам к уль- трафиолету. И при большой интенсивности опас- ны для зрения. Эти же цветные компоненты — Фиолетовый, Си- ний и Голубой, попадая в глаза, заставляют чело- века просыпаться утром и мешают засыпать ве- чером.

ВЛИЯНИЕ СВЕТА НА ЦИРКАДНЫЕ РИТМЫ Организм человека подчиняется биологическим ча- сам — суточным или, как их называют, циркадным рит- мам. Эти ритмы могут быть согласованы с режимом дня, а могут и нет. Жалобы на то, что кто-то спит в выходные до обеда, поздно ложится, а кому-то слишком рано на учёбу — сигналы о несинхронизации суточных ритмов с социально-диктуемыми. Счастье просыпаться зара- нее без будильника, завтракать в удовольствие, и с ра- достью идти учиться! Главный регулятор ритма — солнечный свет. Интен- сивный холодный утренний свет при открытых шторах разбудит и поднимет любого соню. А уютный теплый полумрак вечером того же соню, который рано встал и был активен днем, подготовит к крепкому ночному сну.

20 КАК ВЫСЫПАТЬСЯ Солнечного света часто недостаточно. Много людей проводят день в закрытых плохо освещённых помеще- ниях, а вечером не дают себе заснуть, просиживая перед компьютером. Агрессивный холодный свет дисплея не дает организму подготовиться ко сну. Так развиваются нежелательные сдвиги циркадных ритмов — люди плохо спят ночью, с трудом встают утром, сонливы днём, а вечерами снова садятся за компьютер. Дожидаясь, когда если не естественное желание сна, то хотя бы усталость заставит лечь в кровать. Правила нормализации циркадных ритмов: хотя бы полчаса до обеда проводить под открытым небом, как можно лучше освещать помещение в первую половину дня, не использовать холодный свет там, где проходят вечера. И хотя бы за два часа до сна не пользоваться ни компьютером, ни планшетом. Вспомогательное средство — принудительное уменьшение цветовой температуры монитора вечером, напри- мер, с помощью программы «f.lux».

ИСКУССТВЕННАЯ СВЕТОВАЯ СРЕДА Освещать рабочее пространство в соответствии с санитарными нормами — недостаточно. Просидев зиму в школьной аудитории или в офисе, люди стремятся уехать на дачу, на озеро, в сосновый бор или даже к мо- рю не только ради отдыха и развлечений. Но и за полноценной разнообразной естественной, комфортной световой средой. Светодизайн — не обязательно вычурное цветное освещение или светильники необычной формы. Задача светодизайна — создать комфортную световую среду для человека.

ПРИНЦИПЫ УСТРОЙСТВА ОСВЕЩЕНИЯ Свет не обязан быть «бестеневым». Благодаря свету мы видим, но чтобы видеть объём и структуру сцены, нужны свет и тень. Свет не должен заливать помещение монотонно «как молоко», это одно- образно и утомительно. Логично более ярко освещать рабочие участки. Зонировать помещение можно местным источником света — торшером или настольной лампой. Свет в помещении не обязан быть одной цветовой температуры. В зоне отдыха свет может быть теплее, в рабочей зоне — холоднее. В спальне и в туалете, которым пользуются ночью, целесообразно использовать освещение с плавной ре- гулировкой светового потока. Светильники с датчиками движения экономят электроэнергию, но такие светильники — только для мест непо- стоянного пребывания людей. И они должны включать свет впереди идущего человека, а не над его головой. Улучшить световую атмосферу могут простые меры, например, дополнительный напольный светильник (торшер) или настольный светильник со светорассеивающим абажуром.

24 Урок-конференцию провела учитель физики Афанасьева А.П. 15.12.2015.г. Спасибо за внимание