Upload
vankien
View
221
Download
2
Embed Size (px)
Citation preview
Željko Andreić: Problematika svjetlosnog onečišćenja 2016, P3 1
Problematika svjetlosnog
onečišćenja
dio 3
prof. Željko Andreić
Rudarsko-geološko-naftni fakultet
Sveučilište u Zagrebu
http://rgn.hr/~zandreic/studenti/lp/lp_index.html
Željko Andreić: Problematika svjetlosnog onečišćenja 2016, P3 2
Sadržaj
1. ljudsko oko
2. osnovni pojmovi fotometrije
Željko Andreić: Problematika svjetlosnog onečišćenja 2016, P3 3
Ljudsko oko
leća
zjenica
rožnica
očni živac šarenica
šarenica mrežnica
slijepa pjega
žuta pjega
Željko Andreić: Problematika svjetlosnog onečišćenja 2016, P3 4
Ljudsko oko
čunjići
štapići
svjetlo
Željko Andreić: Problematika svjetlosnog onečišćenja 2016, P3 5
Ljudsko oko
dan
noć
Željko Andreić: Problematika svjetlosnog onečišćenja 2016, P3 6
Ljudsko oko
Željko Andreić: Problematika svjetlosnog onečišćenja 2016, P3 7
Ljudsko oko
Vidno polje:
Monokularno: 160 deg (h) x 175 deg (v)
Binokularno: 200 deg (h) x 135 deg (v)
Područje binokularnog preklapanja: 120 deg (h) x 135 deg (v)
dnevni vid (scotopic vision): iznad 0,035 cd/m2
prijelaz (mesopic vision): oko 0,035 cd/m2
noćni vid (photopic vision): ispod 0,035 cd/m2
Željko Andreić: Problematika svjetlosnog onečišćenja 2016, P3 8
Fotometrija
Fotometrija se bavi samo vidljivim svjetlom. Fotometrijske funkcije
govore nam kakav će biti osjet svjetla prosječnog ljudskog oka
(svjetlina, boja).
Vidljivo svjetlo je samo jedan mali dio EM spektra.
valna duljina (nm)
700 800 104 900 1000 600 300 400 500 10 200
n
ž
.
blisko infracrveno
crveno
zele-
no
pl.
ljubi-
často
srednje
infracrveno
daleko
infracrveno
blisko ultra-
ljubičasto
daleko ultra-
ljubičasto
ekstrenmo
ultraljubičasto
Željko Andreić: Problematika svjetlosnog onečišćenja 2016, P3 9
Količina svjetla (svjetlosni tok)
Svjetlo, kao i svaki elektromagnetski
val, širi se od izvora u okolni prostor
brzinom svjetla. Situacija je analogna
toku tekućine, pa se zato vrlo često
govori o svjetlosnom toku.
Mjera za količinu svjetla (ukupni
svjetlosni tok) koju daje neki izvor
naziva se lumen (lm).
On otprilike odgovara svjetlosnom
toku koji daje prosječna svijeća.
Željko Andreić: Problematika svjetlosnog onečišćenja 2016, P3 10
Jakost svjetla
1 cd
1 sr 1 sr 1 lm/sr
1 lm/sr
1 lm/sr
Jakost (intenzitet) svjetla (I) definira se kao svjetlosni tok koji
odlazi u nekom smjeru. Definira se kao omjer svjetlosnog toka i
prostornog kuta u koji taj tok odlazi. Mjeri se u svijećama
(candela, cd).
I (cd)
Željko Andreić: Problematika svjetlosnog onečišćenja 2016, P3 11
Svijeća ili candela
Svijeća (kandela, engl. candela):
jakost svjetlosti koju odaje 1/60
cm2 crnog tijela na temperaturi
taljenja platine (2045 K).
vrijedi: 1 cd = 1 lm/sr
Ova moderna definicija zamjenjuje
stari standard koji je zaista bio
jedna vrsta svijeće!
Željko Andreić: Problematika svjetlosnog onečišćenja 2016, P3 12
Osvijetljenost
Osvjetljenost ili iluminancija (E) je ukupna površinska gustoća
toka svjetlosti (često samo gustoća svjetlosti). Definira se kao
omjer svjetlosnog toka i površine na koju on pada. Mjeri se u
lm/m2 (lux, oznaka lx). U slučaju više izvora, osvjetljenosti se
zbrajaju.
izvor 1
lm/m2 (lx)
izvor 1
Željko Andreić: Problematika svjetlosnog onečišćenja 2016, P3 13
Sjajnost
Sjajnost (luminancija) je omjer jakosti svjetlosti i površine
plošnog izvora koji ju emitira.
Mjeri se u cd/m2.
L
1 m2
Željko Andreić: Problematika svjetlosnog onečišćenja 2016, P3 14
Međusobne veze fotometrijskih veličina
slika: Krajcar i drugi, predavanja iz
električne rasvjete, FER 2010/11
Željko Andreić: Problematika svjetlosnog onečišćenja 2016, P3 15
Fotometrijske konstante
(ovise o materijalu!):
absorpcija = Eapsorbirano/Eupadno
refleksivnost = Ereflektirano/Eupadno
propusnost = Epropušteno/Eupadno
Dimezija svih ovih koeficijenata je 1.
Fotometrijske konstante
E
E
E
E
(1-)E
Željko Andreić: Problematika svjetlosnog onečišćenja 2016, P3 16
svježi asfalt 0,04
stari asfalt 0,12
crnogorica 0,08 – 0,15
bjelogorica 0,15 – 0,18
zemlja (gola) 0,17
trava (zelena) 0,25
pijesak 0,40
beton (novi) 0,55
oceanski led 0,5 – 0,7
snijeg 0,80 – 0,90
Albedo (ukupni koeficijent refleksije)
Željko Andreić: Problematika svjetlosnog onečišćenja 2016, P3 17
Svjetlosna efikasnost
Svjetlosna efikasnost (K) definira se kao tok svjetla koji proizvodi
neki izvor po jednom watu uložene snage. Mjeri se u lm/W.
Energetska efikasnost () je omjer uložene snage i dobivene
svjetlosne snage. Mjeri se u postocima.
P1 (W)
P2 (W)
K = /P1
= P2/P1
žarulja:
K = 15 lm/W
= 2%
(lm)
Željko Andreić: Problematika svjetlosnog onečišćenja 2016, P3 18
graf: Krajcar i drugi,
predavanja iz električne
rasvjete, FER 2010/11
LED: 50-90 lm/W
(izvor DOE)
LED
Svjetlosna efikasnost 2
Željko Andreić: Problematika svjetlosnog onečišćenja 2016, P3 19
Snaga raznih izvora svjetla za isti svjetlosni tok:
Željko Andreić: Problematika svjetlosnog onečišćenja 2016, P3 20
Željko Andreić: Problematika svjetlosnog onečišćenja 2016, P3 21
Zračenje crnog tijela
c1 = 3,7418×10-16 Wm2
c2 = 0,014388 m K
σ = 5,67×10−8 W m−2 K−4
W/(m2 m)
W/m2
m
Željko Andreić: Problematika svjetlosnog onečišćenja 2016, P3 22
Zračenje crnog tijela 2
Željko Andreić: Problematika svjetlosnog onečišćenja 2016, P3 23
Efektivna temperatura - apsolutni fit na crno tijelo
Željko Andreić: Problematika svjetlosnog onečišćenja 2016, P3 24
Temperatura boje - relativni fit (oblik krivulje) na crno tijelo
rel.
units
Željko Andreić: Problematika svjetlosnog onečišćenja 2016, P3 25
Temperatura boje 2
žar 1 000 K
plamen šibice 1 700 K
plamen svijeće 1 850 K
žarulja (W nit) 2 700 - 3 300 K
ksenon-ov luk 4 100 K
fluorescentno svjetlo:
toplo bijelo 3 000 K
bijelo 3 500 K
hladno bijelo 4 000 K
dnevno svjetlo 5 000 K
sunčevo svjetlo 5 900 K
dnevno svjetlo 5 500 - 6 000 K
dnevno svjetlo, oblačno 6 500 K
plavo nebo 9 000 - 12 000 K
Željko Andreić: Problematika svjetlosnog onečišćenja 2016, P3 26
Sunce
solarna konstanta: 1 390 W/m2
perihel: 1 438 W/m2
afel: 1 345 W/m2
Sunce u zenitu, horizontalna površina, na nivou mora:
E = 1,24105 lux
Željko Andreić: Problematika svjetlosnog onečišćenja 2016, P3 27
Dnevno svjetlo
visina Sunca
90o E = 1,24105 lux
65o 1,08105
45o 7,59105
25o 3,67105
10o 1,09105
5o 4 760
0o 732
-0,8o 453 izlaz ili zalaz Sunca
-6o 3,4 kraj civilnog sumraka
-12o 0,0083 kraj nautičkog sumraka
-18o 0,00065 kraj astronomskog sumraka
Željko Andreić: Problematika svjetlosnog onečišćenja 2016, P3 28
Noćno svjetlo
visina Mjeseca u kulminaciji ca. 25o - 70o
prva četvrt E = 10 - 30 mlx
uštap 80 - 250 mlx
zadnja četvrt 10 - 30 mlx
zvjezdano nebo bez Mjeseca: 0,7 - 2 mlx
oblačna noć: 0,03 - 0,1 mlx
Venera (max.): 0,14 mlx
Željko Andreić: Problematika svjetlosnog onečišćenja 2016, P3 29
Standardni izvori svjetla
Primarni standard: crno tijelo na temeraturi taljenja platine (2045
K). Prilično složen laboratorijski uređaj, koristi se uglavnom za
kalibraciju sekundarnih standarda.
Sekundarni standard: žarulja sa wolframovom niti, kalibrirana
usporedbom sa primarnim standardom. Znatno praktičnija i lakša
za upotrebu.
Željko Andreić: Problematika svjetlosnog onečišćenja 2016, P3 30
Results 3 - middle Istria
Kanfanar Savičenta
SQM: 20,8 21,0
Mjerenje osvjetljenosti ploha - lux-metar
Željko Andreić: Problematika svjetlosnog onečišćenja 2016, P3 31
Results 3 - middle Istria
Kanfanar Savičenta
SQM: 20,8 21,0
Preporučena osvjetljenost
spomenici, fasade 1-2 lx
javne površine 20 - 50 lx
skladišta, kuće, kazališta, arhive 150 lx
lagani uredski posao, učionice 250 lx
normalni rad, rad na PCu, čitaonice,
izložbe, laboratoriji 500 lx
robne kuće, mehaničke radionice 750 lx
crtanje, finomehaničke radionice,
operacijske dvorane 1 000 lx
precizno crtanje, vrlo precizni rad 1 500 - 2 000 lx
dugotrajni rad s vrlo sitnim objektima,
mali kontrast 2 000 - 5 000 lx
posebno teški vizualni rad s vrlo sitnim
objektima malog kontrasta do 20 000 lx