Światło (od łacińskiego lucis) lub światło widzialne jest częścią widma promieniowania elektromagnetycznego odbieranego przez ludzkie oko. Podstawową jednostką światła jest foton. Cząstki elementarne mają określoną długość fali, w zależności od źródła światła, które je wygenerowało. Foton podlega prawom mechaniki kwantowej i w różnych warunkach fizycznych może objawiać się jako cząstka lub fala.
Historyczna ewolucja opraw oświetleniowych
Pierwsze źródła widzialnego promieniowania elektromagnetycznego, które ludzkość wykorzystywała na własne potrzeby, opierały się na spalaniu paliw palnych pochodzenia roślinnego (drewno) lub zwierzęcego (smalec i tłuszcz).
Starożytni Grecy i Rzymianie jako pierwsi zaczęli używać naczyń glinianych i brązowych, w których umieszczano substancje palne. Naczynia te stały się protoplastami nowoczesnych lamp.
Pod koniec XVIII wieku szwajcarski chemik Argant wynalazł lampę knotową, która jako paliwo wykorzystywała naftę. Pod koniec XIX wieku Edison opatentował żarówkę elektryczną. Po tym wynalazku, w związku z szybkim rozwojem przemysłu, zaczęło pojawiać się wiele innych elektrycznych źródeł promieniowania.
Fizyka źródeł światła
Widmo promieniowania, które widzi ludzkie oko, mieści się w zakresie długości fal fotonów od 400 nm do 700 nm. Źródłem światła jest proces fizyczny zachodzący w atomie materii. Atom w wyniku dowolnego działania może otrzymać energię z zewnątrz, część tej energii przekazuje do swojego podukładu elektronicznego.
Poziomy energii elektronu w atomie są dyskretne, to znaczy każdemu z tych poziomów odpowiada określona wartość. Dzięki energii otrzymanej z zewnątrz część elektronów atomu może przejść na poziomy energetyczne wyższego rzędu, w tym przypadku możemy mówić o wzbudzonym stanie elektronowym. W tym stanie elektrony okazują się niestabilne i ponownie przechodzą na poziomy o niższej energii. Procesowi temu towarzyszy emisja fotonów, czyli światła, które postrzegamy.
promieniowanie cieplne
Proces promieniowania cieplnego jest procesem fizycznym, w którym podukład elektroniczny jest wzbudzany w wyniku przekazania mu energii kinetycznej z jąder atomów. Jeśli przedmiot, taki jak metalowa płyta, zostanie podgrzany do wysokiej temperatury, zacznie się świecić. Na początku światło widzialne będzie czerwone, ponieważ ta część widma widzialnego jest najmniej energetyczna. Wraz ze wzrostem temperatury metalu będzie on emitował biało-żółte światło.
Należy pamiętać, że po podgrzaniu metalu najpierw zaczyna emitować promienie podczerwone, których człowiek nie jest w stanie zobaczyć, ale odczuwa je w postaci ciepła.
Promieniowanie fluorescencyjne
Ten rodzaj promieniowania zachodzi bez wstępnego nagrzania ciała i składa się z dwóch następujących po sobie procesów fizycznych:
- Pochłanianie energii przez podukład elektroniczny i przejście tego podukładu do wzbudzonego stanu energetycznego.
- Promieniowanie w zakresie światła związane z powrotem podsystemu elektronicznego do podstawowego stanu energetycznego.
Jeżeli oba etapy zachodzą w odstępie kilku sekund, wówczas proces ten nazywa się fluorescencją, np. emisja ekranu telewizora po jego wyłączeniu jest fluorescencyjna. Jeżeli oba etapy procesu radiacyjnego zachodzą w ciągu kilku godzin lub dłużej, wówczas takie promieniowanie nazywa się fosforescencją, np. świecącym zegarem w ciemnym pomieszczeniu.
Klasyfikacja źródeł światła
Wszystkie źródła promieniowania elektromagnetycznego widoczne dla ludzkiego oka, w zależności od jego pochodzenia, można podzielić na dwie duże grupy:
- naturalne źródła. Emitują fale elektromagnetyczne w wyniku naturalnych procesów fizycznych i chemicznych, na przykład gwiazdy, świetliki i inne są naturalnym źródłem światła. Mogą to być obiekty zarówno przyrody żywej, jak i nieożywionej.
- sztuczne źródła światła. Swoje pochodzenie zawdzięczają człowiekowi, gdyż są jego wynalazkiem.
Sztuczne urządzenia widzialnego promieniowania elektromagnetycznego
Z kolei źródła sztuczne są następujących typów:
- Lampy żarowe. Emitują światło poprzez podgrzanie metalowego żarnika do temperatury kilku tysięcy stopni. Sam żarnik znajduje się w szczelnie zamkniętym szklanym naczyniu wypełnionym gazem obojętnym, który zapobiega utlenianiu się żarnika.
- Lampy halogenowe. Reprezentują nowy etap ewolucji lamp żarowych, w którym gaz halogenowy, taki jak jod lub brom, dodaje się do gazu obojętnego, w którym znajduje się metalowy żarnik. Gaz ten wchodzi w równowagę chemiczną z metalowym żarnikiem, jakim jest wolfram, i pozwala przedłużyć żywotność lampy. Zamiast szklanego korpusu w lampach halogenowych zastosowano kwarc, który wytrzymuje wyższe temperatury niż szkło.
- Lampy wyładowcze. Ten typ źródła światła wytwarza widzialne promieniowanie elektromagnetyczne w wyniku wyładowań elektrycznych zachodzących w mieszaninie gazów i par metali.
- Świetlówki. Te elektryczne źródła światła wytwarzają promieniowanie za pomocą powłoki fluorescencyjnej znajdującej się na wewnętrznej stronie korpusu lampy, która jest wzbudzana przez promieniowanie ultrafioletowe powstające w wyniku wyładowania elektrycznego.
- Źródła LED (z angielskiej diody elektroluminescencyjnej). Ten rodzaj źródła światła jest diodowym źródłem promieniowania elektromagnetycznego. Są łatwe w użyciu i trwałe. Ich zaletą w porównaniu z innymi elektrycznymi źródłami światła jest także niski pobór mocy i prawie całkowity brak promieniowania cieplnego.
Promieniowanie bezpośrednie i pośrednie
Bezpośrednimi źródłami światła są urządzenia, ciała naturalne i organizmy, które mogą samodzielnie emitować fale elektromagnetyczne w widmie widzialnym. Źródłami bezpośrednimi są gwiazdy, których temperatura sięga dziesiątek i setek tysięcy stopni, ogień, żarówka, a także nowoczesne urządzenia, takie jak telewizor plazmowy czy monitor komputerowy LCD, które wytwarzają promieniowanie indukowane przez wyładowanie mikroelektryczne.
Innym przykładem bezpośrednich naturalnych źródeł światła są zwierzęta posiadające bioluminescencję. Promieniowanie w tym przypadku powstaje w wyniku procesów chemicznych zachodzących w organizmie istot. Należą do nich świetliki i niektórzy mieszkańcy głębin morskich.
Pośrednie źródła światła to ciała, które same nie emitują światła, ale są w stanie je odbijać. W tym przypadku współczynnik odbicia każdego ciała zależy od jego składu chemicznego i stanu fizycznego. Źródła pośrednie zapalają się tylko dlatego, że działa na nie promieniowanie elektromagnetyczne źródeł bezpośrednich. Jeśli źródło pośrednie nie gromadzi energii świetlnej, to gdy przestaje działać na nie światło, przestaje być widoczne.
Przykłady promieniowania pośredniego
Tradycyjnym przykładem tego typu źródeł światła jest satelita Ziemi – Księżyc. To ciało niebieskie odbija się od padających na nie promieni słonecznych. Dzięki procesowi odbicia możemy zobaczyć w nocy zarówno sam Księżyc, jak i otaczające nas obiekty w świetle księżyca. Z tego samego powodu planety Układu Słonecznego są widoczne przez teleskop, a także naszą planetę - Ziemię (patrząc z kosmosu).
Innym przykładem obiektu promieniowania pośredniego, który odbija promienie ze źródła światła, jest sama osoba. Ogólnie rzecz biorąc, źródłem promieniowania pośredniego jest każdy obiekt z wyjątkiem czarnej dziury. Pole grawitacyjne czarnych dziur jest tak silne, że nawet światło nie jest w stanie z niego uciec.
Główne cechy urządzeń
Główne cechy źródeł światła są następujące:
- Lekki przepływ. Wielkość fizyczna charakteryzująca ilość światła emitowanego przez źródło w ciągu jednej sekundy we wszystkich kierunkach. Jednostką miary strumienia świetlnego jest lumen.
- Intensywność promieniowania. W niektórych przypadkach konieczna staje się znajomość rozkładu strumienia światła wokół jego źródła. To właśnie ten rozkład opisuje ta cecha, mierzona w kandelach.
- Oświetlenie. Mierzy się go w luksach i reprezentuje stosunek strumienia świetlnego do oświetlanej przez niego powierzchni. Ta cecha jest ważna dla wygodnego wykonywania niektórych rodzajów pracy. Na przykład, zgodnie z międzynarodowymi standardami, oświetlenie w kuchni powinno wynosić około 200 luksów, podczas gdy do nauki potrzebne jest już 500 luksów.
- Efektywność promieniowania. Jest to ważna cecha każdej lampy elektrycznej, ponieważ opisuje stosunek strumienia świetlnego wytwarzanego przez to urządzenie do pobieranej przez nie energii. Im większy jest ten stosunek, tym bardziej ekonomiczna jest lampa.
- Wskaźnik oddawania barw. Wskazuje, jak dokładnie lampa odwzorowuje kolory. W przypadku lamp dobrej jakości wskaźnik ten waha się w okolicach 100.
- Kolorowa temperatura. Jest miarą „bieli” światła. Zatem światło z przewagą barwy czerwono-żółtej uważane jest za ciepłe i ma temperaturę barwową mniejszą niż 3000 K, światło zimne ma barwę niebieską i charakteryzuje się temperaturą barwową powyżej 6000 K.
Wykorzystanie sztucznych źródeł promieniowania widzialnego
Każde sztuczne źródło promieniowania elektromagnetycznego określonego rodzaju wykorzystywane jest przez osobę w określonym obszarze działalności. Obszary zastosowań źródeł światła są następujące:
- Głównym źródłem oświetlenia wnętrz w dalszym ciągu są żarówki żarowe ze względu na ich niską cenę i dobry współczynnik oddawania barw. Jednak lampy te są stopniowo zastępowane przez lampy halogenowe.
- Lampy halogenowe zostały pomyślane jako urządzenia elektryczne, które miały zwiększyć wydajność lamp żarowych poprzez ich zastąpienie. Obecnie znalazły zastosowanie w samochodach.
- Fluorescencyjne źródła światła stosowane są głównie do oświetlenia biur i innych powierzchni usługowych ze względu na ich różnorodność kształtów oraz emisję rozproszonego i jednolitego światła. Efektywność promieniowania tego typu lamp wzrasta wraz ze wzrostem długości i średnicy.
Znaczenie światła naturalnego dla zdrowia człowieka
Dla wszystkich organizmów żyjących na planecie Ziemia rotacja naszej planety oraz częstotliwość dnia i nocy są ważnymi procesami dla normalnego życia i przebiegu cyklu biologicznego. Co więcej, aby zachować zdrowie, większość żywych istot potrzebuje bezpośredniego światła słonecznego.
U ludzi brak światła słonecznego prowadzi do depresji, a także do braku witaminy D, ponieważ opalenizna ułatwia organizmowi wchłanianie tej witaminy.
Wyniki jednego z badań wykazały, że wystarczająca ekspozycja na bezpośrednie działanie promieni słonecznych może zmniejszyć i złagodzić niektóre objawy niektórych chorób. W szczególności problemy związane z depresją całkowicie lub częściowo zniknęły u 20% pacjentów. Naturalnie samo światło słoneczne nie jest lekarstwem na depresję, ale stanowi integralną część kompleksowego leczenia.
Dawno, dawno temu, w starożytności ludzie wierzyli, że naszą zdolność widzenia zawdzięczamy pewnym promieniom emanującym z oczu i niejako „wyczuwaniu” powierzchni przedmiotów. Bez względu na to, jak absurdalnie może się dziś wydawać takie przedstawienie, pomyśl o tym – czy wiesz, czym jest światło? Skąd to pochodzi? Jak to postrzegamy i dlaczego różne przedmioty mają różne kolory?
Włącz żarówkę i zbliż rękę do niej. Poczujesz ciepło emanujące z żarówki. Zatem światło jest promieniowaniem. Każde promieniowanie niesie energię, ale nie każde promieniowanie można dostrzec wizualnie. Dochodzimy do wniosku, że światło jest promieniowaniem widzialnym.
właściwości światła
Doświadczalnie ustalono, że światło ma naturę elektromagnetyczną, dlatego możemy uzupełnić naszą definicję w następujący sposób: światło to widzialne promieniowanie elektromagnetyczne.
Światło może przechodzić przez przezroczyste ciała i substancje. Dlatego światło słoneczne przenika do nas przez atmosferę, chociaż światło ulega załamaniu. A kiedy spotykamy nieprzezroczyste przedmioty, światło odbija się od nich i możemy postrzegać to odbite światło okiem i w ten sposób widzimy.
Część światła jest pochłaniana przez przedmioty i nagrzewa się. Ciemne obiekty nagrzewają się odpowiednio bardziej niż jasne, większość światła jest przez nie pochłaniana, a mniej odbijana. Dlatego te obiekty wydają nam się ciemne.
Czarne obiekty pochłaniają najwięcej światła. Dlatego latem w czasie upałów nie należy nosić czarnych ubrań, ponieważ można dostać udaru cieplnego. Z tego samego powodu latem matki zawsze noszą dla dzieci jasne czapki, które nagrzewają się znacznie mniej niż ciemniejsze włosy.
Źródła światła
Ciała, z których pochodzi światło, nazywane są źródłami światła. Istnieją naturalne i sztuczne źródła światła. Najbardziej znanym naturalnym źródłem światła dla absolutnie wszystkich mieszkańców naszej planety jest Słońce.
Słońce jest nie tylko źródłem światła widzialnego, ale także ciepła, dzięki któremu możliwe jest życie na Ziemi. Innymi naturalnymi źródłami światła są gwiazdy, zjawiska atmosferyczne, takie jak błyskawice, istoty żywe, takie jak świetliki i tak dalej.
Dzięki człowiekowi istnieją także źródła sztuczne. Wcześniej dla ludzi głównym źródłem światła w ciemności był ogień: świece, pochodnie, palniki gazowe i tak dalej. W naszych czasach najczęstsze są elektryczne źródła światła. Ponadto dzieli się je na termiczne (żarówki) i świetlówki (świetlówki, lampy gazowe).
Rozprzestrzenianie się światła
Kolejną właściwością światła jest propagacja prostoliniowa. Światło nie może ominąć przeszkód, dlatego za nieprzezroczystym przedmiotem powstaje cień. Cień jest często prawie czarny, ponieważ istnieją różne odbite i rozproszone promienie świetlne od innych obiektów.
| Przykład źródła światła związanego z klasą pierwszą. Żarówka ogólnego zastosowania w przezroczystej żarówce |
| Przykład źródła światła należącego do drugiej klasy. Łukowa lampa sodowa w przezroczystej żarówce |
 |
| Przykład źródła światła należącego do trzeciej klasy. Lampa typu mieszanego w kolbie pokrytej luminoforem |
 |
| Przykład źródła światła związanego z czwartą klasą. Lampa LED w formie żarówki ogólnego zastosowania |
Klasyfikacja źródeł światła
Nie ma gałęzi gospodarki narodowej, w której nie wykorzystuje się sztucznego oświetlenia. Początek rozwoju przemysłu źródeł światła przypada na XIX wiek. Powodem tego było wynalezienie lamp łukowych i żarówek.
Ciało emitujące światło w wyniku konwersji energii nazywa się źródłem światła. Prawie wszystkie rodzaje obecnie produkowanych źródeł światła są źródłami elektrycznymi. Oznacza to, że prąd elektryczny jest wykorzystywany jako energia pierwotna zużywana do wytworzenia promieniowania świetlnego. Źródła światła to urządzenia emitujące światło nie tylko w widzialnej części widma (długość fali 380 - 780 nm), ale także w ultrafioletowym (10 - 380 nm) i podczerwonym (780 - 10 6 nm).
Wyróżnia się następujące rodzaje źródeł światła: termiczne, fluorescencyjne i LED.
Źródła promieniowania cieplnego są najczęstsze. Promieniowanie w nich pojawia się w wyniku nagrzania żarnika do temperatury, w której w widmie podczerwonym pojawia się nie tylko promieniowanie cieplne, ale obserwuje się również promieniowanie widzialne.
Źródła promieniowania luminescencyjnego są w stanie emitować światło niezależnie od stanu ciała promieniującego. Świecenie w nich powstaje poprzez konwersję różnych rodzajów energii bezpośrednio na promieniowanie optyczne.
Na podstawie powyższych różnic źródła światła dzieli się na cztery klasy.
Termiczny
Dotyczy to wszystkich rodzajów, w tym halogenów, a także elektrycznych promienników podczerwieni i łuków węglowych.
Fluorescencyjny
Należą do nich następujące rodzaje lamp elektrycznych: lampy łukowe, różne lampy wyładowcze jarzeniowe, lampy niskociśnieniowe, lampy łukowe, lampy wyładowcze impulsowe i wysokiej częstotliwości, w tym te, w których dodaje się pary metali lub na żarówkę nakłada się powłokę luminoforową.
promieniowanie mieszane
Tego typu lampy oświetleniowe wykorzystują jednocześnie promieniowanie cieplne i fluorescencyjne. Przykładem są łuki o dużej intensywności.
PROWADZONY
Źródłami światła LED są wszelkiego rodzaju lampy i urządzenia oświetleniowe wykorzystujące diody elektroluminescencyjne.Ponadto istnieją inne znaki, według których klasyfikowane są lampy (według zakresu, cech konstrukcyjnych i technologicznych itp.).
Podstawowe parametry źródeł światła
Właściwości świetlne, elektryczne i eksploatacyjne elektrycznych źródeł światła charakteryzują się szeregiem parametrów. Porównanie parametrów kilku źródeł światła pod kątem ich zastosowania w konkretnym obszarze zastosowań pozwala wybrać najodpowiedniejsze. Porównując parametry poszczególnych egzemplarzy tego samego źródła światła, zwracając uwagę na miejsce i czas produkcji, można ocenić jakość i poziom technologiczny ich wykonania.
Podajemy główne właściwości elektryczne lamp i ogólnie wszystkich źródeł światła:
Napięcie znamionowe- napięcie, przy którym lampa pracuje w najbardziej ekonomicznym trybie i dla którego zostało obliczone dla jej normalnej pracy. W przypadku żarówki napięcie znamionowe jest równe napięciu zasilania sieciowego. To napięcie jest wskazane U l.n. i jest mierzony w woltach. Lampy wyładowcze nie mają takiego parametru, ponieważ napięcie szczeliny wyładowczej zależy od właściwości statecznika użytego do jej stabilizacji.
Moc znamionowa P l.n - obliczona wartość charakteryzująca moc pobieraną przez żarówkę, gdy jest ona włączona przy napięciu znamionowym. W przypadku lamp wyładowczych, w obwodzie których znajdują się stateczniki, za główny parametr uważa się moc znamionową. Na podstawie jego wartości w drodze eksperymentów określa się pozostałe parametry elektryczne lamp. Należy wziąć pod uwagę, że aby określić moc pobieraną z sieci, należy dodać moc lampy i statecznika.
Znamionowy prąd lampy I l.n - prąd pobierany przez lampę przy napięciu znamionowym i mocy znamionowej.
Rodzaj prądu- zmienna lub stała. Parametr ten jest znormalizowany tylko dla lamp wyładowczych. Wpływa na inne parametry (oprócz wcześniej wymienionych), które zmieniają się wraz z rodzajem prądu i dotyczy to lamp zasilanych wyłącznie prądem stałym lub tylko zmiennym.
Główne parametry świetlne źródeł światła to:
Lekki przepływ emitowane przez lampę. Aby zmierzyć strumień świetlny żarówki, włącza się ją przy napięciu znamionowym. W przypadku lamp wyładowczych pomiaru dokonuje się, gdy lampa pracuje z mocą znamionową. Strumień świetlny jest oznaczony literą F (łac. phi). Jednostką strumienia świetlnego jest lumen (lm).
Moc światła. W przypadku niektórych typów zamiast strumienia świetlnego parametrami jest średnie sferyczne natężenie światła lub jasność żarnika. W przypadku takich lamp są to główne parametry oświetlenia. Stosowane symbole natężenia światła IV, I wΘ dla jasności - L, ich jednostkami miary są odpowiednio kandela (cd) i kandela na metr kwadratowy (cd / m2).
Skuteczność świetlna lampy, to stosunek strumienia świetlnego lampy do jej mocy
Jednostka strumienia świetlnego- jednostka miary parametru lumenów na wat (Lm / W). Za pomocą tego parametru można ocenić efektywność wykorzystania źródeł światła w instalacjach oświetleniowych. Jednakże jako charakterystykę lamp naświetlających stosuje się inny parametr - wartość powrotu strumienia promieniowania.
Stabilność strumienia świetlnego- procent wielkości redukcji strumienia świetlnego na koniec żywotności lampy do początkowego strumienia świetlnego.
Do parametrów eksploatacyjnych źródeł światła zaliczają się parametry charakteryzujące wydajność źródła w określonych warunkach pracy:
Pełny okres użytkowaniaτ całkowity - czas świecenia źródła światła w godzinach, włączonego w warunkach nominalnych, aż do całkowitej awarii (przepalenie żarówki, brak zapłonu w przypadku większości lamp wyładowczych).
Przydatne życieτ p to czas świecenia źródła światła w godzinach, włączonego w warunkach nominalnych, do czasu, aż strumień świetlny spadnie do poziomu, przy którym dalsza jego eksploatacja stanie się nieopłacalna ekonomicznie.
Średnia żywotnośćτ jest głównym parametrem pracy lampy. Jest to średnia arytmetyczna całkowitego czasu życia grup lamp (co najmniej dziesięciu), pod warunkiem że średni strumień świetlny lamp w grupie do czasu osiągnięcia średniego czasu życia mieści się w okresie użytkowania, to znaczy przy danym strumieniu świetlnym stabilność strumienia. Parametr ten jest szczególnie ważny w przypadku lamp żarowych, ponieważ wzrost ich skuteczności świetlnej, przy niezmienionych innych czynnikach, prowadzi do skrócenia żywotności. Ponieważ eksperymentalne określenie żywotności prowadzi do awarii badanych lamp, parametr ten wyznacza się na określonej liczbie lamp z zadanym stopniem prawdopodobieństwa obliczonym zgodnie z prawami statystyki matematycznej.
Trwałość dynamiczna- parametr charakteryzujący żywotność lamp żarowych w warunkach wibracji i wstrząsów. Lampy o wymaganej trwałości dynamicznej muszą wytrzymać określoną liczbę cykli testowych w określonym zakresie częstotliwości.
Aby wyjaśnić wydajność lamp, oprócz koncepcji średniej żywotności, stosuje się koncepcję żywotności gwarancyjnej, która określa minimalny czas świecenia wszystkich lamp w partii. Pojęciu temu czasami nadaje się znaczenie komercyjne, uznając okres gwarancji za czas, w którym każda lampa powinna się palić.
Stosunkowo krótki czas świecenia źródeł światła, zwłaszcza żarówek, stawia wymóg ich zamienności, którą można osiągnąć jedynie w przypadku powtarzalności parametrów poszczególnych lamp.
Aby zapewnić skuteczność instalacji oświetleniowej, ważny jest zarówno początkowy strumień świetlny lampy, jak i zależność jego zaniku od czasu pracy. Wraz ze wzrostem czasu eksploatacji instalacji oświetleniowej maleje rola kosztów kapitałowych w kosztach energii świetlnej. Wynika z tego, że instalacje oświetleniowe o małej liczbie godzin świecenia w roku należy wykonywać przy użyciu tańszych żarówek i odwrotnie, w przemysłowych instalacjach oświetleniowych, w których czas świecenia wynosi 3000 godzin i więcej, racjonalne jest stosowanie gazowych źródeł wyładowczych o większej droższe od żarówek.Światło o dużej skuteczności świetlnej. Koszt jednostki energii świetlnej określa także taryfa za energię elektryczną. Przy niskich taryfach uzasadnione jest stosowanie w instalacjach oświetleniowych lamp o stosunkowo niskiej skuteczności świetlnej i zwiększonej żywotności.
sztuczne źródła światła. Zanieczyszczenie hałasem (akustycznym).
test
Sztuczne źródła światła: rodzaje źródeł światła i ich główne cechy. Cechy zastosowania gazowo-wyładowczych energooszczędnych źródeł światła. Oprawy: przeznaczenie, rodzaje, cechy aplikacji
Źródła sztucznego światła odgrywają ważną rolę w naszym życiu. Pełnią nie tylko funkcję praktyczną, ale także estetyczną. Istnieje więc wiele lamp różniących się kształtem, rozmiarem i właściwościami technicznymi.
Źródła sztucznego światła:
Lampy żarowe
Lampa halogenowa
Gazowo-wyładowcze źródła światła
lampa sodowa
Świetlówki
diody LED
Żarówki są najczęstszym rodzajem źródła światła. Znajdują szerokie zastosowanie w różnego rodzaju pomieszczeniach, zarówno wewnętrznych, jak i zewnętrznych.
żarówka
Zasada działania: światło w żarówkach powstaje w wyniku przepuszczania prądu elektrycznego przez cienki drut, zwykle wykonany z wolframu. Zasada działania opiera się na działaniu termicznym prądu elektrycznego.
Zalety lampy: niskie koszty początkowe, zadowalające odwzorowanie kolorów, możliwość kontrolowania stopnia skupienia i kierunku rozchodzenia się światła, różnorodność konstrukcji, łatwość obsługi, brak elektronicznych układów wyzwalania i stabilizacji.
Wady: żywotność zwykle nie przekracza 1000 godzin; 95% wytwarzanej przez nie energii zamienia się w ciepło, a tylko 5% w światło! Żarówki stwarzają ryzyko pożaru. Po 30 minutach od włączenia żarówek temperatura powierzchni zewnętrznej osiąga w zależności od mocy następujące wartości: 40 W – 145°C, 75 W – 250°C, 100 W – 290°C, 200 W – 330 °C. Kiedy lampy zetkną się z materiałami tekstylnymi, ich żarówka nagrzewa się jeszcze bardziej. Słoma dotykająca powierzchni lampy o mocy 60 W rozbłyska po około 67 minutach.
Zastosowanie: przeznaczony do oświetlenia wewnętrznego i zewnętrznego z równoległym podłączeniem lamp w sieciach elektrycznych o napięciu 127 i 220 V.
Średnia cena: 15 rubli za 1 sztukę.
Lampa halogenowa
Lampy halogenowe, podobnie jak żarówki, emitują ciepło.
Zasada działania: spirala wykonana z żaroodpornego wolframu umieszczona jest w kolbie wypełnionej gazem obojętnym. Kiedy prąd elektryczny przepływa przez spiralę, nagrzewa się, wytwarzając energię cieplną i świetlną. Cząsteczki wolframu w temperaturze 1400°C, jeszcze przed dotarciem do powierzchni kolby, łączą się z cząsteczkami halogenu. Ze względu na cyrkulację termiczną ta mieszanina halogenowo-wolframowa zbliża się do żarzącej się spirali i rozkłada się pod wpływem wyższej temperatury. Cząsteczki wolframu ponownie osadzają się na spiralach, a cząsteczki halogenu wracają do procesu cyrkulacji.
Zalety: Cewka ma wyższą temperaturę, co pozwala uzyskać więcej światła przy tej samej mocy lampy, cewka jest na bieżąco aktualizowana, co zwiększa żywotność lampy, żarówka nie czernieje, a lampa daje stały strumień świetlny przez całe życie.
Dzięki tej samej zdolności oddawania barw co lampy żarowe mają kompaktową konstrukcję.
Wady: słaby strumień świetlny, krótka żywotność
Gazowo-wyładowcze źródła światła
Gazowo-wyładowcze źródła światła to szklana, ceramiczna lub metalowa (z przezroczystym okienkiem wyjściowym) skorupa zawierająca gaz, pewną ilość metalu lub innych substancji o wystarczająco wysokim ciśnieniu pary. Elektrody są hermetycznie zamontowane w osłonie, pomiędzy którymi następuje wyładowanie. Istnieją wyładowcze źródła światła z elektrodami pracującymi w otwartej atmosferze lub w przepływie gazu.
Wyróżnić:
lampy gazowe - promieniowanie powstaje w wyniku wzbudzonych atomów, cząsteczek, rekombinujących jonów i elektronów;
świetlówki - źródłem promieniowania są luminofory wzbudzane promieniowaniem wyładowań gazowych;
lampy elektryczne - promieniowanie wytwarzane jest przez elektrody podgrzewane przez wyładowanie.
Świetlówki
Zasada działania: światło w tych lampach powstaje w wyniku konwersji promieniowania ultrafioletowego przez powłokę luminoforową na światło widzialne po wystąpieniu w nich wyładowania gazowego.
Zalety: jest to efektywny sposób konwersji energii; ze względu na dużą powierzchnię promieniującą światło świetlówek nie jest tak jasne jak w przypadku „punktowych” źródeł światła (żarówek, lamp halogenowych i wysokoprężnych lamp wyładowczych); Pod względem energooszczędności świetlówki idealnie nadają się do oświetlania dużych otwartych przestrzeni (biura, budynki komercyjne, przemysłowe i użyteczności publicznej).
Światło lamp może mieć barwę białą, ciepłą i zimną, a także barwę zbliżoną do naturalnego światła dziennego.
Wady: wszystkie świetlówki zawierają rtęć (w dawkach od 40 do 70 mg), substancję trującą. Dawka ta może być szkodliwa dla zdrowia w przypadku pęknięcia lampy, a jeśli jest stale narażona na szkodliwe działanie oparów rtęci, będą one gromadzić się w organizmie człowieka, powodując szkody dla zdrowia.
Żywotność: osiąga 15 000 godzin, czyli 10-15 razy dłużej niż w przypadku lamp żarowych.
Lampa światła dziennego
Jedna z odmian świetlówek o niebieskawym kolorze blasku. Istnieją 2 rodzaje takich lamp - LDC (światło dzienne, z prawidłowym oddawaniem barw) i LD (światło dzienne).
Lampy LD nie zapewniają prawidłowego odwzorowania koloru oświetlanych obiektów; służą do celów oświetlenia ogólnego, zwłaszcza na obszarach południowych.
Lampy LDC służą do oświetlania obiektów, dla których ważne jest dokładne odwzorowanie odcieni kolorów, głównie w niebieskim i niebieskim obszarze widma. Ich skuteczność świetlna jest o 10-15% niższa niż lamp LD. Lampy tego typu służą do oświetlania obiektów przemysłowych.
Lampy energooszczędne
Kompaktowe lampy fluorescencyjne (CFL) dzięki specjalnej technologii i konstrukcji mogą być porównywalne pod względem wielkości lub równe lampom żarowym. Te nowoczesne świetlówki posiadają wszystkie zaawansowane właściwości świetlówek.
Korzyści: oszczędność energii do 80% w zależności od producenta i konkretnego modelu; lampy energooszczędne nie nagrzewają się zbyt dobrze.
Wady: wysoki koszt i zawartość w nich substancji toksycznych.
Żywotność: około 5-6 razy dłuższa niż w przypadku lamp żarowych, ale może być nawet 20 razy dłuższa, pod warunkiem zachowania odpowiedniej jakości zasilania, statecznika i ograniczeń w liczbie przełączeń, w przeciwnym razie szybko ulegną awarii.
lampa sodowa
Gazowo-wyładowcze źródło światła, w którym promieniowanie w zakresie optycznym występuje podczas wyładowania elektrycznego w parach Na. Istnieją lampy niskociśnieniowe i lampy wysokociśnieniowe.
Zasada działania: lampa wysokociśnieniowa wykonana jest ze przepuszczającej światło kompozycji polikrystalicznej Al2O3, odpornej na wyładowania elektryczne w parach Na do temperatur powyżej 1200°C. Dozowane ilości Na, Hg i gazu obojętnego wprowadzane są do rury wylotowej po usunięciu powietrza pod ciśnieniem 2,6–6,5 kN/m2 (20–50 mm Hg). Istnieją wysokoprężne lampy sodowe „o ulepszonych właściwościach środowiskowych” - niezawierające rtęci.
Niskoprężne lampy sodowe (zwane dalej LTLD) wyróżniają się szeregiem cech, które znacznie komplikują zarówno ich produkcję, jak i eksploatację. Po pierwsze, pary sodu o wysokiej temperaturze łuku działają bardzo agresywnie na szybę żarówki, niszcząc ją. Z tego powodu palniki NLND są zwykle wykonane ze szkła borokrzemianowego. Po drugie, wydajność NLND silnie zależy od temperatury otoczenia. Aby zapewnić akceptowalny reżim temperaturowy palnika, ten ostatni umieszcza się w zewnętrznej szklanej kolbie, która pełni rolę „termosu”.
Zalety: długa żywotność, stosowane do oświetlenia zewnętrznego i wewnętrznego; Lampy dają przyjemne złoto-białe światło.
Wady: włączone do sieci elektrycznej poprzez stateczniki; Aby zapewnić najwyższą moc rezonansowego promieniowania Na, lampy wyładowcze lampy sodowej izoluje się umieszczając je w szklanym pojemniku, z którego usuwane jest powietrze.
Dioda LED
Dioda LED to urządzenie półprzewodnikowe, które przekształca prąd elektryczny bezpośrednio w światło. Minimalne zużycie energii zapewniają właściwości specjalnie hodowanego kryształu.
Zastosowanie diod LED: jako wskaźniki (wskaźnik zasilania na desce rozdzielczej, wyświetlacz alfanumeryczny). W dużych ekranach ulicznych w liniach biegowych stosuje się tablicę (klaster) diod LED. Źródłem światła w latarniach są mocne diody LED. Stosowane są także jako podświetlenie małych ekranów LCD (w telefonach komórkowych, aparatach cyfrowych).
Zalety:
Wysoka wydajność. Nowoczesne diody LED ustępują pod tym parametrem jedynie świetlówkom z zimną katodą (CCFL).
Wysoka wytrzymałość mechaniczna, odporność na wibracje (brak spirali i innych wrażliwych elementów).
Długa żywotność. Ale nie jest to też nieskończone - przy długotrwałej pracy i/lub słabym chłodzeniu kryształ zostaje „zatruty”, a jasność stopniowo maleje.
Specyficzny skład widmowy promieniowania. Spektrum jest dość wąskie. Dla potrzeb sygnalizacji i transmisji danych jest to zaleta, ale dla oświetlenia jest to wada. Tylko laser ma węższe widmo.
Mały kąt promieniowania może być zarówno zaletą, jak i wadą.
Bezpieczeństwo — nie jest wymagane wysokie napięcie.
Niewrażliwość na niskie i bardzo niskie temperatury. Jednak wysokie temperatury są przeciwwskazane w przypadku diod LED, a także wszelkich półprzewodników.
Brak toksycznych składników (rtęć itp.), a co za tym idzie łatwość utylizacji.
Wadą jest wysoka cena, ale w ciągu najbliższych 2-3 lat można spodziewać się spadku cen produktów LED.
Żywotność: Średni pełny czas życia diod LED wynosi 100 000 godzin, czyli 100 razy dłużej niż żywotność żarówki. Biorąc pod uwagę, że rok ma 8760 lub 8784 godzin, lampy LED mogą służyć przez kilka lat.
Wysokoprężne lampy wyładowcze obejmują także lampy metalohalogenkowe (MG).
Lampy metalohalogenkowe (lampy HMI - Hydrargyrum medium Arc-length Iodide) to duża rodzina lamp wyładowczych prądu przemiennego, w których światło jest generowane przez wyładowanie elektryczne w gęstej atmosferze mieszaniny par rtęci i halogenków metali ziem rzadkich.
W przeciwieństwie do żarówek, które są emiterami ciepła w pełnym tego słowa znaczeniu, światło w tych lampach jest generowane przez łuk płonący pomiędzy dwiema elektrodami. Są to właściwie wysokoprężne lampy rtęciowe z dodatkami jodków metali lub jodków metali ziem rzadkich (dysproz (Dy), holm (Ho) i tul (Tm), a także złożone związki z cezem (Cs) i halogenkami cyny (Sn). Związki te rozkładają się w środku łuku wyładowczego, a opary metalu mogą stymulować emisję światła, którego intensywność i rozkład widmowy zależą od prężności pary halogenku metalu.
Skuteczność świetlna i oddawanie barw wyładowania łuku rtęciowego oraz widmo światła uległy znacznej poprawie. Tego typu lamp nie należy mylić z lampami halogenowymi. Różnią się całkowicie charakterystyką i zasadą działania. Cykl halogenowy: W żarówce lampy znajdują się opary jodku metalu. Kiedy z nagrzanych elektrod inicjuje się wyładowanie elektryczne, wolfram zaczyna parować, a jego opary łączą się z jodkami, tworząc związek gazowy - jodek wolframu. Gaz ten nie osadza się na ściankach kolby (kolba pozostaje przezroczysta przez cały okres użytkowania lampy). W bezpośrednim sąsiedztwie rozgrzanych elektrod gaz rozkłada się na pary wolframu i jod; elektrody są osłonięte chmurą oparów metalu, chroniąc elektrody przed zniszczeniem, a ścianki kolby przed ciemnieniem. Po wyłączeniu lampy wolfram osiada (powraca) na elektrodach. Dzięki temu cykl halogenowy zapewnia długoletnią pracę lampy bez przyciemniania żarówki.
Lampy MG to te same lampy rtęciowe, ale z wprowadzonymi do żarówki jonami ziem rzadkich, co znacznie zwiększa żywotność, poprawia moc świetlną i widmo. Standardowa moc (jak w przypadku sodu) 70, 150, 250 i 400 watów.
Ogólnie rzecz biorąc, moc świetlna lamp MG jest równa mocy świetlnej świetlówek (na wat), z tą różnicą, że światło nie jest rozproszone, ale bezpośrednie.
Lampy MG występują w kształtach – od matowych kulek do standardowych gwintów, po dwustronne tuby do kompaktowych reflektorów. Wszystkie te lampy dają białe światło. Widmo ma zrównoważony skład i obejmuje zarówno obszary niebieskie, jak i czerwone.
W związku z tym lampy metalohalogenkowe znajdują szerokie zastosowanie w instalacjach oświetleniowych różnych obiektów handlowych, wystaw, centrów handlowych, biur, hoteli, restauracji, instalacjach oświetlenia billboardów i witryn sklepowych, oświetleniu obiektów sportowych i stadionów oraz oświetleniu architektonicznym budynków i budowli. Przykładowo, do uzyskania oświetlenia porównywalnego z reflektorem o mocy 1 kW wystarczy lampa metalohalogenkowa o mocy 250W.
Najnowszym osiągnięciem w technologii metalohalogenkowej są zaawansowane lampy metalohalogenkowe (CMG) z powłoką ceramiczną. Lampy KMG zapewniają wysoki poziom reprodukcji właściwości świetlnych. Dzięki temu lampy te nadają się do stosowania w obszarach, w których kolor ma szczególne znaczenie. Lampy podłączane są do sieci prądu przemiennego o częstotliwości 50 Hz, napięciu 220 lub 380 V z odpowiednią przekładnią sterującą (PRA) i zapalarką impulsową (IZU).
Urządzenie świetlne lub lampa to urządzenie zapewniające normalne funkcjonowanie lampy elektrycznej. Oprawa spełnia funkcje optyczne, mechaniczne, elektryczne i ochronne.
Urządzenia oświetleniowe krótkiego zasięgu nazywane są lampami, a dalekiego zasięgu - reflektorami.
Głównymi elementami oprawy są elementy montażowe i mocujące, dyfuzor oraz samo źródło światła. Wszystkie oprawy posiadają własne charakterystyki świetlne, takie jak rozsył światła szacowany na podstawie krzywych światłości, kierunkowość świetlną (stosunek strumieni świetlnych skierowanych na górną i dolną półkulę) oraz wydajność.
Oprawy w zależności od warunków otoczenia, do jakich są przeznaczone, dzielą się ze względu na konstrukcję na: otwarte niezabezpieczone, częściowo pyłoszczelne, całkowicie pyłoszczelne, częściowo i całkowicie pyłoszczelne, bryzgoszczelne, o podwyższonej niezawodności przeciwwybuchowe i przeciwwybuchowe.
Ze względu na charakter rozsyłu światła lampy dzielą się na klasy: światło bezpośrednie, głównie bezpośrednie, rozproszone, głównie odbite i odbite.
Ze względu na sposób montażu lampy dzielą się na grupy: sufitowe, wpuszczane w sufit, podwieszane, ścienne i podłogowe (lampy podłogowe).
Klasyfikacja opraw ze względu na przeznaczenie Tabela 1
|
Odmiany lamp |
Zamiar |
|
|
Oprawy do oświetlenia ogólnego (wiszące, sufitowe, ścienne, podłogowe, stołowe) |
Do ogólnego oświetlenia pomieszczeń |
|
|
Lokalne oprawy oświetleniowe (stół, podłoga, ściana, lampa wisząca, przymocowana, wbudowana w meble) |
Aby zapewnić oświetlenie powierzchni roboczej zgodnie z wykonywaną pracą wizualną |
|
|
Oprawy kombinowane (wiszące, ścienne, podłogowe, stołowe) |
Pełnią funkcje zarówno oprawy oświetlenia ogólnego, jak i oświetlenia miejscowego, lub obie te funkcje jednocześnie |
|
|
Lampy dekoracyjne (stołowe, ścienne) |
Pełnią funkcję elementu dekoracji wnętrz |
|
|
Lampki orientacyjne - lampki nocne (stołowe, ścienne) |
Aby stworzyć oświetlenie niezbędne do orientacji w pomieszczeniach mieszkalnych w nocy |
|
|
Lampy ekspozycyjne (stołowe, ścienne, mocowane, do zabudowy, sufitowe, wiszące, podłogowe) |
Do oświetlania pojedynczych obiektów |
Zakres poszczególnych typów produkowanych opraw przedstawiono w tabeli 2. Oznaczenia literowe opraw zaczerpnięto z katalogów wyrobów oświetleniowych i nomenklatur producentów, głównie dla pomieszczeń bez specjalnych wymagań projektowych architektonicznych.
Konstrukcje najpopularniejszych opraw pokazano na rysunku 1.
Tabela 2 - Rodzaje opraw i ich zakres
Rysunek 1 – Urządzenia:
a - „uniwersalny”;
b - emaliowany głęboki emiter Ge;
w - głębokie lustro emitera Gk;
g - szeroki emiter CO;
e - pyłoszczelne PPR i PPD;
e - pyłoszczelny PSH-75;
g - przeciwwybuchowy VZG;
h - zwiększona niezawodność przeciwwybuchowa NZB - N4B;
oraz -- dla ośrodka aktywnego chemicznie CX;
do - fluorescencyjne OD i ODR (z siatką);
l - luminescencyjne LD i LDR;
m - luminescencyjny PU;
n - luminescencyjny PVL;
o - luminescencyjny VLO;
p - do oświetlenia zewnętrznego SPO-200
Lampy „uniwersalne” (U) produkowane są dla lamp o mocy 200 i 500 W. Są to główne elementy wyposażenia normalnych obiektów przemysłowych. Na małych wysokościach stosuje się je w półmatowym odcieniu. W przypadku pomieszczeń wilgotnych lub pomieszczeń o aktywnym środowisku stosuje się lampy z dyskiem z gumy żaroodpornej uszczelniającej wnękę kontaktową.
Głębokie emitery emaliowane Ge dostępne są w dwóch rozmiarach: do lamp o mocy do 500 i do 1000 watów. Stosowane są, podobnie jak „uniwersalne”, we wszystkich normalnych obiektach przemysłowych, ale o większej wysokości.
Głębokie emitery o średnim stężeniu strumienia świetlnego Gs produkowane są do lamp o mocy 500, 1000, 1500 W. Korpus oprawy wykonany jest z aluminium z odbłyśnikiem umieszczonym blisko lustra. Stosowany do pomieszczeń normalnych i wilgotnych oraz środowisk o zwiększonej aktywności chemicznej.
Głębokie emitery o skoncentrowanym rozsyle światła Gk swoją konstrukcją przypominają lampy Gs. Stosowane są we wnętrzach, gdzie wymagana jest duża koncentracja strumienia świetlnego i nie ma wymagań dotyczących oświetlania powierzchni pionowych. W skróconym wykonaniu mamy markę GkU.
Szkło lucetta z pełnego mleka (Lts) produkowane jest do lamp o mocy 100 i 200 W i jest stosowane w pomieszczeniach o normalnym środowisku. Oprawy PU i CX przeznaczone są do pomieszczeń wilgotnych, zapylonych i zagrożonych pożarem. Zakres opraw przeciwwybuchowych określa wersja, kategoria i grupa środowiska: V4A-50, V4A-100, VZG-200, NOB.
Oprawy oświetlenia miejscowego (SMO-1, 50 W, SMO-2, 100 W) wyposażone są w uchwyty z wyłącznikami oraz odpowiednie zawiasy do obracania oprawy. Są one podobne do lamp K-1, K-2, KS-50 i KS-100 - miniaturowe światła skośne.
Oprawy na świetlówki typu ODR i ODOR przeznaczone są do oświetlenia pomieszczeń przemysłowych, a typu AOD do pomieszczeń administracyjnych, laboratoryjnych i innych. Oprawy dostarczane są w komplecie z PRU-2, z wkładami, blokami do rozruszników i wyłącznikiem do załączenia jednej fazy sieci 220 V. Zakład może dostarczać oprawy serii OD w wersji podwójnej, czyli właściwie czterolampowej i o mocy 80 W. Lampy.
Podstawowymi częściami każdej oprawy są: korpus, odbłyśnik, klosz, mocowanie, złącze stykowe i oprawka (rys. 2).
Powszechnie stosowane są lampy z DRL i świetlówki, ponieważ mają wyższą wydajność, większą skuteczność świetlną i znaczną żywotność w porównaniu do lamp i żarówek.
W celu zapłonu i stabilnego spalania lampy wyładowcze włącza się za pomocą specjalnych stateczników (stateczników), rozruszników, kondensatorów, ograniczników i prostowników.
Rysunek 2 - Lampa UPD:
a - widok ogólny; b - zespół wlotowy: 1 - nakrętka złączkowa, 2 - obudowa, 3 - wkład porcelanowy, 4 - zamek, 5 - reflektor, b - styk masy, 7-komplet zacisków.
Bezpieczeństwo życia w różnych obszarach
Z fizycznego punktu widzenia każde źródło światła jest skupiskiem wielu wzbudzonych lub stale wzbudzonych atomów. Każdy pojedynczy atom substancji jest generatorem fali świetlnej...
Bezpieczeństwo życia w pracy
Źródła światła stosowane do sztucznego oświetlenia dzielą się na dwie grupy - lampy wyładowcze i lampy żarowe. Żarówki są termicznymi źródłami światła...
Sztuczne oświetlenie miejsca pracy
Ludzki wzrok pozwala dostrzec kształt, kolor, jasność i ruch otaczających obiektów. Do 90% informacji o otaczającym świecie człowiek otrzymuje za pomocą narządów wzrokowych ...
Medyczna i biologiczna charakterystyka sztucznego oświetlenia z uwzględnieniem klasy dokładności pracy wizualnej
Źródła światła stosowane do sztucznego oświetlenia dzielą się na dwie grupy: lampy wyładowcze i lampy żarowe. Żarówki są termicznymi źródłami światła...
Organizacja ochrony pracy. Ekonomiczna ocena źródeł światła
Oświetlenie jest ważnym czynnikiem w produkcji i środowisku. Dla normalnego życia człowieka światło słoneczne, światło, oświetlenie są niezwykle ważne. Wręcz przeciwnie, niewystarczający poziom...
Oświetlenie wystawy
Niezależnie od tego, jak udane będą kompozycje wnętrz wystawienniczych i dobór eksponatów, nie wywołają one pożądanego wrażenia, dopóki światło nie stanie się elementem wystroju...
Oświetlenie pomieszczeń przemysłowych produkcji metalurgicznej
W nowoczesnych instalacjach oświetleniowych przeznaczonych do oświetlania obiektów przemysłowych jako źródła światła stosuje się lampy żarowe, halogenowe i gazowe. Żarówki...
Podstawowe wymagania dotyczące oświetlenia przemysłowego
Porównując ze sobą źródła światła i przy ich wyborze, stosuje się następujące cechy: 1) charakterystyki elektryczne - napięcie znamionowe, tj. napięcie ...
Ochrona pracy w przedsiębiorstwach
Zgodnie ze swoim przeznaczeniem oświetlenie sztuczne dzieli się na dwa systemy: ogólny, przeznaczony do oświetlania całej przestrzeni roboczej i łączony, gdy do oświetlenia ogólnego dodaje się oświetlenie lokalne ...
Problem zapewnienia bezpieczeństwa człowieka podczas stosowania efektów świetlnych i dźwiękowych
Padaczka światłoczuła (wrażliwa na światło) to stan, w którym migoczące światło o dużym natężeniu powoduje napady padaczkowe. Czasami nazywa się to padaczką odruchową...
Prognozowanie i opracowywanie środków zapobiegania i likwidacji sytuacji awaryjnej na stacji benzynowej nr 2 firmy AKOIL LLC
Stacje benzynowe przeznaczone są do odbioru i magazynowania skroplonego gazu węglowodorowego, a także tankowania samochodowych urządzeń-balonów gazem skroplonym. Podstawowy schemat technologiczny stacji benzynowych przedstawiono na rysunku 1.1...
Higiena przemysłowa i higiena pracy
Główne rodzaje promieniowania radioaktywnego: alfa, beta, neutronowe (grupa promieniowania korpuskularnego), promieniowanie rentgenowskie i gamma (grupa falowa). Promieniowanie korpuskularne to strumienie niewidzialnych cząstek elementarnych...
Oświetlenie przemysłowe
Przy wyborze źródła światła do sztucznego oświetlenia brane są pod uwagę następujące cechy: 1. elektryczne (napięcie znamionowe, V; moc lampy, W) 2. oświetlenie (strumień świetlny lampy, lm; maksymalne natężenie światła Imax, CD). 3...
Racjonalne projektowanie pomieszczeń i stanowisk pracy
Według teorii Maxwella, zaproponowanej przez niego w 1876 roku, światło jest rodzajem fal elektromagnetycznych. Teoria ta opierała się na fakcie, że prędkość światła pokrywa się z prędkością...
Technologie ratownicze dla ofiar wypadków drogowych
Narzędzia, osprzęt i sprzęt hydrauliczny, a także wciągarki ręczne służą do prowadzenia ACP podczas usuwania skutków wypadku przy demontażu pojazdu, uwalnianiu i wydobywaniu ofiar oraz innych pracach.
O otaczającym świecie daje nam wzrok. Jednak świat wokół nas możemy zobaczyć tylko dzięki temu, że jest światło. Od tego akapitu rozpoczynamy badanie zjawisk świetlnych, czyli optycznych (gr. optikos - wizualnych), czyli zjawisk bezpośrednio związanych ze światłem.
1. Obserwujemy zjawiska świetlne
Ze zjawiskami świetlnymi spotykamy się codziennie przez całe nasze życie, ponieważ są one częścią naturalnych warunków, w których żyjemy. Niektóre zjawiska świetlne wydają nam się prawdziwym cudem - na przykład miraże na pustyni, zorze polarne. Niemniej jednak trzeba przyznać, że zjawiska świetlne, które są nam bardziej znane: blask kropli rosy na słońcu, księżycowa ścieżka na odcinku, siedmiokolorowy tęczowy most po letnim deszczu, błyskawica w chmurach burzowych, migotanie gwiazdy na nocnym niebie - są także cudem, a więc jak czynią otaczający nas świat wspaniałym, pełnym magicznego piękna i harmonii.
2. Dowiedz się, jakie są źródła światła
- Ciała fizyczne, których atomy i cząsteczki emitują światło, nazywane są źródłami światła.
Rozejrzyj się, odwołaj się do swojego doświadczenia - a z pewnością wymienisz wiele źródeł światła: słońce, błyskawicę, ognisko, płomień świecy, żarówkę, ekran telewizora, monitor komputera itp. (ryc. 3.1). Organizmy (niektóre zwierzęta morskie, świetliki itp.) również mogą emitować światło.
Ryż. 3. Niektóre źródła światła
W pogodną księżycową noc całkiem dobrze widzimy obiekty oświetlone światłem księżyca.
3. Rozróżnij naturalne i sztuczne źródła światła
W zależności od pochodzenia rozróżnia się naturalne i sztuczne (sztuczne) źródła światła.
Do naturalnych źródeł światła zalicza się na przykład Słońce i gwiazdy, rozpaloną do czerwoności lawę i zorze polarne, niektóre świecące obiekty wśród zwierząt i roślin: mątwy głębinowe, radiolarie, świecące bakterie itp. Tak więc w ciepłą letnią noc w lesie trawie widać jasne plamki światła - świetliki.
Nie są w stanie w pełni zaspokoić stale rosnącego zapotrzebowania człowieka na światło. Dlatego nawet w czasach starożytnych ludzie zaczęli tworzyć sztuczne źródła światła. Na początku było to ognisko i pochodnia, później pojawiły się świece, lampy oliwne i naftowe. Pod koniec XIX wieku wynaleziono lampę elektryczną. Obecnie wszędzie stosowane są różnego rodzaju lampy elektryczne (ryc. 3.2-3.4).
W pomieszczeniach zamkniętych zwykle używamy żarówek. Niestety nie są wystarczająco ekonomiczne: w takich lampach większość energii elektrycznej jest wydawana na ogrzewanie samej lampy i otaczającego powietrza, a tylko 3-4% energii zamieniane jest na światło. W ostatnich latach pojawiły się jednak nowe, kilkukrotnie oszczędniejsze konstrukcje lamp elektrycznych.
Duże pomieszczenia (supermarkety, warsztaty przedsiębiorstw itp.) oświetlane są źródłami światła w postaci długich rurek - świetlówek. Do wielokolorowego oświetlenia, które oświetla w nocy niektóre domy, centra handlowe itp., stosuje się lampy neonowe, kryptonowe i inne.
Ryż. 3.2 Lampy łukowe służą do oświetlania stadionów
Ryż. 3.3. Potężnymi źródłami sztucznego światła są lampy halogenowe w reflektorach nowoczesnego samochodu.
Ryż. 3.4.Sygnały nowoczesnych sygnalizacji świetlnych są dobrze widoczne nawet wtedy, gdy mocno świeci słońce. W tych sygnalizacjach świetlnych żarówki są zastępowane diodami LED.
4. Zapoznanie z termicznymi i fluorescencyjnymi źródłami światła
W zależności od temperatury źródeł światła dzielimy je na termiczne i luminescencyjne.
Słońce i gwiazdy, rozpalona do czerwoności lawa i żarówki, płomienie ognia, świece, palniki gazowe itp. to przykłady termicznych źródeł światła: emitują one światło, ponieważ mają wysoką temperaturę wewnętrzną (ryc. 3.5). .
Luminescencyjne źródła światła różnią się od termicznych tym, że ich blask nie wymaga wysokiej temperatury: emisja światła może być dość intensywna, podczas gdy źródło pozostaje stosunkowo zimne.
Przykładami źródeł luminescencyjnych są ekrany telewizyjne, monitory komputerowe, lampy fluorescencyjne, znaki malowane fluorescencyjnie i znaki drogowe, kierunkowskazy, niektóre organizmy i zorze polarne.
5. Poznaj punktowe i rozszerzone źródła światła
W zależności od stosunku wielkości źródła światła do odległości od niego do odbiornika światła rozróżnia się punktowe i rozszerzone źródła światła.
Źródło światła uważa się za punkt, jeśli jego rozmiar jest stosunkowo mały w porównaniu z odległością od niego do odbiornika światła.
W przeciwnym razie źródło uważa się za rozszerzone.
Zatem to samo źródło światła, w zależności od warunków, można uznać zarówno za wydłużone, jak i punktowe.
Zatem gdy jesteśmy w kuchni, świetlówka (świetlówka o długości 0,5-1 m), która ją oświetla, jest dla nas przedłużonym źródłem światła. Jeśli spróbujemy spojrzeć na tę samą lampę z zewnątrz (np. z placu naprzeciwko domu, z odległości 100-150 m od źródła światła), to lampa będzie źródłem punktowym.
Zatem nawet ogromne gwiazdy, znacznie większe od Słońca, można przypisać punktowym źródłom światła, jeśli obserwuje się je z Ziemi, z odległości miliony razy większej niż rozmiar tych gwiazd.
6. Odbiorniki światła do badania charakteru
Prawdopodobnie już się domyśliłeś, że urządzenia, za pomocą których można wykryć promieniowanie świetlne, nazywane są odbiornikami światła (ryc. 3.6).
Naturalnymi odbiorcami światła są oczy istot żywych.
Odbierając informacje za pomocą tych odbiorników, organizm w określony sposób reaguje na zmiany w otoczeniu.
Zatem wchodząc z ciemności do jasno oświetlonego pokoju, oczywiście zamykamy oczy, a gdy w nocy zobaczymy reflektory pobliskiego samochodu, na pewno zatrzymamy się przy drodze.
Podobną funkcję do oczu pełnią odbiorniki sztucznego światła. I tak fotoelektryczne odbiorniki światła - fotodiody - wyposażane są np. w kołowrotki dla przejeżdżających pasażerów w metrze, na stacjach itp. Sztucznymi odbiornikami fotochemicznymi są klisza fotograficzna i filmowa, papier fotograficzny.
Zapraszamy do samodzielnej odpowiedzi na pytanie o przydatność takich odbiorników fotochemicznych.
Ryż. 1.6. odbiorniki światła
- Podsumowując
Ciała fizyczne, których atomy i cząsteczki emitują światło, nazywane są źródłami światła.
Źródła światła to: termiczne i luminescencyjne; naturalne i sztuczne; punktowe i rozszerzone. Przykładowo zorza polarna jest naturalnym, rozciągającym się dla obserwatora na Ziemi, luminescencyjnym źródłem światła.
Urządzenia wykrywające promieniowanie świetlne nazywane są odbiornikami światła. Narządy wzroku istot żywych są naturalnymi odbiornikami światła.
- Pytania kontrolne
1. Jaką rolę odgrywa światło w życiu człowieka?
2. Co nazywamy źródłami światła? Podaj przykłady źródeł światła.
3. Czy Księżyc jest źródłem światła?
4. Rysunek przedstawia różne źródła światła. Które z nich określiłbyś jako luminescencyjne? termiczny?
5. Podaj przykłady naturalnych i sztucznych źródeł światła.
6. Jakie są najpopularniejsze sztuczne źródła światła? Podaj przykłady wykorzystania tych źródeł w życiu codziennym, w technologii.
7. W jakich warunkach źródło światła uznaje się za punkt? przydługi?
8. Jakie urządzenia nazywane są odbiornikami światła?
- Ćwiczenia
1. W którym ze wskazanych przypadków Słońce można uznać za punktowe źródło światła?
a) Obserwacja zaćmienia słońca;
b) pomiar wysokości słońca nad ziemią;
c) obserwacja Słońca ze statku kosmicznego lecącego poza Układem Słonecznym;
d) wyznaczanie czasu za pomocą zegara słonecznego.
2. Na każdej z powyższych list znajdź dodatkowe słowo lub frazę. Wyjaśnij swój wybór.
a) Płomień świecy, Słońce, gwiazdy, Ziemia, płomień ognia;
b) ekran włączonego komputera, błyskawica, żarówka, płomień świecy;
c) świetlówka, płomień palnika gazowego, znaki drogowe, świetliki.
3. Jedną z jednostek długości stosowanych w astronomii jest rok świetlny. Jeden rok świetlny to odległość, jaką światło pokonuje w próżni w ciągu jednego roku. Ile metrów ma rok świetlny, jeśli prędkość światła w próżni wynosi około 300 000 km/s?
4. W jakim przybliżonym czasie światło pokonuje odległość od Słońca do Ziemi równą 150 000 000 km? (Prędkość światła w próżni wynosi około 300 000 km/s.)
- Fizyka i technologia na Ukrainie
Wybitny fizyk (1895-1971) karierę naukową rozpoczynał na Uniwersytecie Krymskim i na Politechnice w Odessie. Najbardziej znanym osiągnięciem akademika I. E. Tamma jest teoretyczne wyjaśnienie tzw. efektu Czerenkowa. Efekt Czerenkowa to słaba niebieska poświata emitowana przez półprzezroczyste medium, gdy przechodzi przez nie promieniowanie radioaktywne. Teoria Tamma leży u podstaw działania detektorów szybko naładowanych cząstek (liczników Czerenkowa). Za te badania I. E. Tamm otrzymał w 1958 roku Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki (wraz z I. M. Franko i P. O. Czerenkowem).
Fizyka. Klasa 7: Podręcznik / F. Ya Bozhinova, N. M. Kiryukhin, E. A. Kiryukhina. - X.: Wydawnictwo "Ranok", 2007. - 192 s.: il.