Какое освещение является главным: Виды освещения: естественное и искусственное – Виды освещения в квартире и на улице: фото и видео

Содержание

Конспект урока по технологии на тему «Роль освещения в интерьере. Типы освещения»

Конспект урока по технологии: 7 (неделимый)

Учитель: Слисаренко Л.А.

Тема урока: Роль освещения в интерьере. Типы освещения.

Цель: Изучить осветительные приборы и расположение их в интерьере.

Задачи:

Образовательные: Познакомится с видами освещения жилого помещения, светильниками, с лампами используемые в светильниках. Техникой безопасности с электроприборами.

Развивающие: Способствовать развитию сенсорной сферы учащихся (развитие глазомера, ориентировки в пространстве, точности и тонкости различения цвета, света формы).

Воспитательные: воспитание аккуратности и опрятности в работе, культуры безопасного труда, соблюдать правила безопасного пользования электроосветительными приборами; воспитывать мотивацию учебной деятельности.

Планируемые результаты:

Познавательные: познакомить учащихся с осветительными приборами, системой управлении светом, типами освещения, правилами ухода за ними, с правилами безопасной работы с электричеством.

Личностные: сформировать навыки по уходу за осветительными приборами, правилами размещения осветительных приборов в жилом помещении.

Коммуникативные: проявлять инициативу, участвовать в диалоге на уроке, сотрудничать с одноклассниками в поиске и сборе информации.

Регулятивные: организовывать свое рабочее место под руководством учителя; определять цель и составлять план выполнения задания; логически мыслить, развивать практические навыки и умения при решении повседневных проблем связанных с технологией.

Тип урока: изучение нового материала

Оборудование: компьютер, проектор; рабочая тетрадь; цветные карандаши, фломастеры

Формы работы: фронтальная, групповая, индивидуальная.

Этапы урока

I. Организационный

  • организация внимания учащихся, внутренней готовности к уроку.

  • приветствие

  • проверка явки обучающихся

  • проверка готовности обучающихся к уроку

  • настрой обучающихся на работу

II. . Повторение пройденного материала.

Восстановление опорных знаний по теме “Интерьер дома”.

1. Что такое интерьер?

(Интерьер — внутреннее пространство помещения.)

2. Что такое стиль?

(Стиль по словарю Даля – вкус, образ.)

3. Что такое зонирование?

(Зонирование – это разделение пространства на отдельные зоны.)

“Интерьер дома” (Работа с карточками №1,2,3,4,5.)

Задания на карточках. Взаимопроверка.

III. Изучение нового материала

Во времена пещерного человека вопрос освещения решался просто. В хижине или пещере обязательно имелся очаг–костер. Дневной свет проходил через дымовое отверстие и через вход. Естественно в холодное время года естественное освещение отсутствовало, по причине сбережения тепла. Таким образом, уже в жилищах первобытного человека присутствовало как естественное так и искусственное освещение.

Факельное освещение было основным и в эпоху средневековья. Факелы устанавливались на стены в специальные кованые зажимы. Это был своеобразный прообраз современного бра.

В Древней Греции и Риме для освещения помещения использовались напольные светильники. Это был треножник, наверху которого стояла чаша, наполненная горючим веществом, зачастую с ароматическими добавками. В результате модификаций из этого светильника образовался канделябр, у которого была только одна опора, расширяющаяся у основания. Одинаковый по конструкции светильник у разных народов имел разное название. Так у персов он мог называться шандал, а у иудеев – менора.

Еще одним осветительным прибором, который широко использовался в древние времена, был лампадарий. Это был стационарный светильник. Помещения также освещались и подвесными светильниками – лампионами и лампадами. Они состояли из одной или нескольких овальных чаш, которые прикреплялись к консолям или потолку. В качестве горючего вещества в лампионах и лампадах использовались животный жир, масло или нефть. В жидкость опускался фитиль, сделанный из скрученных растительных волокон.

Изначально окна делались маленькие и узкие, который затягивали пузырем или закрывали ставнем. Основное их назначение было разглядеть нападающих и начать оборону. Такие окна назывались амбразурами. Верхний свет оформлялся опейоном, который уже имел декоративное значение

Новый этап в истории светильников начался после того, как была изобретена свеча. Она во многом превосходила другие устройства, так как от свечи было меньше копоти, а ее производство было более простым и экономичным. Сначала для изготовления свечей использовался животный жир, который позже был заменен пчелиным воском.

История освещения жилища так же стара, как и история человека. Первобытные люди для освещения пещер использовали открытый огонь (костер), он  служил для приготовления пищи и являлся источником тепла.

Первые свечи делали еще в Египте около 2000 лет назад. 

В Древней Греции для освещения зажигали кусочки смолистого дерева на металлической кружке. В Древнем Риме использовали  свечи, изготавливаемые из стебля болотного растения (папируса), который погружали в сало или воск, а также масляные лампы из металла или терракоты, в них наливали растительное масло и вставляли фитиль. 

В Средневековье получили распространения факелы, для увеличения времени горения и яркости, их пропитывали смолой и прикрепляли к стенам с помощью специальных кованых зажимов. 

При раскопках в Индии установили, что для освещения использовался фосфор. А некоторые северные народы сжигали жирную мелкую рыбу, хребет же её служил своеобразным фитилем.   

В Японии и Китае делали свечи из неочищенного воска, его складывали в бумагу, пропускали через него фитиль и заворачивали.

 В ХIХ веке придумали, как удалять из животного жира глицерин и оставлять стеарин, а добыча нефти позволила массово получать парафин. Тогда и был создан специальный станок для изготовления свечей. 

Первую керосиновую лампу создал американец  Селлиман, она была намного ярче свечей. Керосиновые лампы стали делать различной формы, в виде ваз, с абажуром. Такие лампы, надежные и безотказные, и сейчас пользуются успехом в таких странах как Африка, Азия, Индия.  

В начале ХIХ века распространились газовые фонари. Светильный газ состоит из метана и водорода, получаемых при коксовании угля, свет был мерцающим и тусклым. Но после изобретения газокалильной сетки эти проблемы удалось решить.

Джован Сван и Томас Эдисон сделали первые лампы накаливания в конце ХIХ века, от них и произошли те лампы, которые мы используем сегодня. Они недорогие, но дают больше тепла, чем света. В люминесцентных лампах используются маленькие люминесцентные трубки, свет от них такой же, а расход электричества в пять раз меньше.

Осветительные приборы составляют самую многочисленную группу электроприборов в каждом доме. Лампы являются важным элементом быта.
Лампы накаливания относятся к классу тепловых источников света. Несмотря на внедрение более технологичных видов ламп, остаются  одними из самых массовых и дешевых источников света, особенно в бытовом секторе.

Действие этих ламп основано на нагревании спирали проходящим через нее током до температуры 3000 градусов. Колбы ламп мощностью от 40 Вт и более наполнены инертными газами — аргоном или криптоном.

Бытовые лампы бывают мощностью 25 — 150 Ватт. Лампы мощностью до 60 Ватт с уменьшенным цоколем называются миньонами. Проверить исправность лампы можно тестером, спираль должна иметь определенное сопротивление.
Достоинства: Просты по конструкции, надежны, не имеют дополнительных устройств при включении, практически не зависят от температуры окружающей среды, мгновенно зажигаются.
Недостатки: Имеют не очень большой срок службы, около 1000 часов.
Люминесцентные лампы относятся к газоразрядным лампам низкого давления. Могут быть различной формы: прямые, трубчатые, фигурные и компактные (КЛЛ). Диаметр трубки не связан с мощностью лампы, которая может достигать до 200 Вт.

Светильник с люминесцентными лампами работает следующим образом — трубчатая лампа заполнена аргоном и парами ртути. Стартер необходим для пуска лампы, нужно на короткое время прогреть электроды, ток, текущий через дроссель и стартер значительно увеличивается, нагревает биметаллическую пластину стартера, электроды лампы прогреваются, контакт стартера размыкается, ток в цепи уменьшается, на дросселе образуется кратковременное большое напряжение, его накопленной энергии хватает на то, чтобы пробить газ  в колбе лампы. Далее ток идет через дроссель и лампу, при этом 110 Вольт падает на дросселе, а 110 Вольт на лампе. Пары ртути с помощью люминофора создают свечение, воспринимаемое глазом человека. Дроссель почти не потребляет энергию, энергию, которую он берет при намагничивании, он почти полностью возвращает при размагничивании, при этом бесполезно загружаются провода, чтобы разгрузить сеть используется конденсатор С. Обмен энергией происходит не между сетью и дросселем, а между дросселем и конденсатором. Наличие конденсатора понижает КПД лампы, без него КПД 50-60%, с ним — 95%. Конденсатор, который подключен параллельно стартеру, используется для защиты от радиопомех.

Неисправность люминесцентного светильника может заключаться в нарушении электрического контакта в схеме светильника или в выходе из строя одного из элементов светильника. Надежность контактов проверяется визуальным осмотром и проверкой тестером.
Достоинства: По сравнению с лампами накаливания экономичнее и долговечнее, обладают хорошей светопередачей. Срок службы до 10000 часов у импортных ламп и до 5000-8000 часов у отечественных. Удобно использовать там, где лампа включена много часов.
Недостатки: При температуре ниже 5 градусов тяжело зажигаются и могут гореть более тускло.

Галогенные лампы накаливания относятся к классу тепловых источников света, световое излучение которых является следствием нагрева спирали лампы проходящим через него током.   Наполнена газовой смесью, в состав которой входят галогены (обычно йод или бром). Это придает свету яркость, насыщенность, и их можно применять в точечных источниках света. 

Лучше применять лампы известных фирм – галогенные лампы излучают ультрафиолетовые лучи, что вредно для глаз. В лампах известных фирм есть специальное, не пропускающее ультрафиолет покрытие.
Достоинства: Срок службы 1500 — 2000 часов, обладают стабильностью светового потока в течении всего срока службы, меньшие размеры колбы по сравнению с лампами накаливания. При одинаковой с лампой накаливания мощности световая отдача в 1,5-2 раза больше.
Недостатки: Нежелательны изменения напряжения сети, при снижении напряжения уменьшается температура спирали и снижается срок службы лампы.

Энергосберегающие лампы предназначены для эксплуатации в осветительных приборах жилых, офисных, коммерческих, административных и промышленных помещений, в декоративных осветительных установках.

Их можно использовать в любом светильнике в качестве заменителя ламп накаливания.
Мощность энергосберегающих ламп примерно в пять раз меньше, чем у ламп накаливания. Поэтому рекомендуется выбирать мощность энергосберегающих ламп исходя из соотношения 1:5 к лампам накаливания.
Энергосберегающие лампы имеют различные цвета свечения — белый теплый свет, холодный белый, дневной свет. Рекомендуется выбирать нужный цвет, исходя из интерьера квартиры или дома и особенностей зрения людей, которые там находятся. Холодный белый свет имеет лучше подходит для офисных помещений. Естественный белый свет Может подойти для детской комнаты и гостинной. Белый теплый свет – немного желтоватый лучше подходит для отдыха, может использоваться на кухне и в спальне. Большинство людей для квартиры выбирает теплый цвет.
Если в энергорсберегающйе лампе появляются мерцания , то это говорит о неисправности устройства, лампа либо слабо вкручена, либо неисправна и подлежит замене.
Достоинства: Служат в 8 раз дольше, чем чем обычные лампы накаливания, на 80% меньше потребляют электроэнергии, дают в 5 раз больше света при равном потреблении энергии, могут работать в постоянном режиме в местах, где требуется освещение на протяжении всех суток, менее чувствительны к тряске и вибрациям, слабо нагреваются, не гудят и не мерцают.
Недостатки: Медленно разогреваются (около двух минут), нельзя использовать в открытых уличных светильниках (не работают при температуре ниже 15 градусов С), нельзя использовать с регуляторами освещенности (диммерами) и датчиками движения.

Светодиодные лампы являются еще одним источником света нового поколения.

В качестве источника света в таких лампах служат светодиоды. Светодиод излучает свет при прохождении через него электрического тока.
Достоинства: Экономичность (затраты на электроэнергию по сравнению с лампами накаливания  меньше в 10 раз), большой срок службы (20000 часов и выше), при производстве используютя безопасные компоненты (не содержат ртути), устойчивы к скачкам напряжения, не требуют разогрева (в отличие от энергосберегающих ламп).
Недостатки: Довольно высокая цена, светодиоды постепенно теряют яркость, не могут работать при температуре выше 100 градусов С (жарочные шкафы и т.д.).

Какое должно быть освещение в вашем доме?

Освещение является одним из самых ключевых моментов при оформлении того или иного помещения в вашем доме, которое способно превратить его в настоящее уютное жилище.

Хорошее  и правильное освещение способно создать романтичное или рабочее настроение, создает комфорт и влияет на наше настроение.

Какое должно быть освещение в каждой комнате дома? Для гостиной,  спальни, кабинета или кухни освещение должно быть свое.

Так как оно имеет психологическое и эмоциональное воздействие на нас, качество света очень важно. Яркий и контрастный свет создает напряжение для глаз, а стандартное освещение монотонно и скучно. Для каждого помещения или комнаты должен быть свой сбалансированный свет.

Очевидно, что требования к искусственному освещению для каждого помещения разные, но большинство включает в себя три основных вида света — основной, рабочий и декоративный.

Основное освещение

Правильное искусственное освещение помещений — очень важный момент при оформлении дизайна квартиры или дома. Очень важно, чтобы основные источники света были в каждой комнате. Они должны быть максимально функциональны, элементы управления светом(включатели- выключатели) легко доступны. Задача основного освещения давать достаточно света, чтобы удовлетворить большинство ваших ежедневных потребностей. Это, как правило, мощное освещение в центе комнаты.

Если помещение большое, то таких ярких источников света должно быть несколько.

Освещение зависит от назначения помещения и высоты потолков.

Для дома больше подходит мягкий желтый свет. Он создает ощущение комфорта и расслабленности. Белый и синий свет подходит больше для работы.

Хорошо, когда основное освещение совмещается с вторичными источниками света. Мы можем осветить любое помещение стандартной лампой на потолке, но гораздо лучшем решением будет сбалансированное сочетание потолочного светильника или люстры с прикроватной лампой или светильником над диваном или креслом.

Рабочее освещение

Целью данного освещения является повышение комфорта для решения различных конкретных задач и разного вида деятельности. Это всегда дополнительное освещение, которое имеет конкретное применение.

В гостиной или кабинете, нужное освещение может быть достигнуто путем использования лампы с непрозрачным стеклом, свет которой освещает нужное вам место — письменный или обеденный стол.

Чтобы работа на кухне доставляла удовольствие, целесообразно совместное использование люминесцентных ламп   установленных под шкафами и полками, и точечных светильников на потолке, тогда освещение рабочей зоны будет более полным.

Для освещения зеркала для макияжа, свет должен быть с обеих сторон, а не сверху или снизу.

Настольная лампа на рабочем столе ребенка должна быть с правильным светом, не ярким и не тусклым, лучше если это будет рассеянный свет. Использование верхнего света вместе с локальным светом настольной лампы обязательно.

Декоративное освещение интерьера

Декоративное освещение интерьера широко используется в современном мире. Такое оформление вносит свой вклад в создание хорошего настроения и непринужденной атмосферы в доме.

Декоративное освещение поможет подчеркнуть элементы декора и мебели в комнате. Это отличный способ привлечь внимание к ценным и красивым предметам интерьера, таким как скульптура, картины и т.д.

Для декоративного освещения часто используют свечи. Они создают романтическую атмосферу, но тут главное не забывать о безопасности.

Создавать определенное настроение, менять цвет интерьера, можно при помощи различных подсветок,

Использование в интерьере стекла и зеркал помогут создать красивые блестящие отражения, которые придадут комнате дополнительный изыск.

IV. Практическая работа

Начертить план своей комнаты с указанием имеющихся светильников

Оценить достоинства и недостатки освещения своей комнаты

Предложить варианты размещения светильников, устраняющих имеющих недостатки

V. Рефлексия

Оценка работы класса и отдельных учащихся. Аргументация выставленных отметок.

Вопросы учащимся:

  1. Что нового вы сегодня узнали на уроке?

  2. Чему вы смогли научиться на уроке?

  3. Что вас удивило?

  4. Как вы думаете, пригодятся ли вам знания и умения, которые вы получили сегодня на уроке?

Тест

1. Перечислите виды комнатных осветительных приборов: (общего, направленного, местного, комбинированного, освещения, декоративные светильники).

2. Какие типы электроосветительных ламп вы знаете? (лампы накаливания, люминесцентные лампы).

3. Какое освещение является главным?

А) местное

Б) общее

В) декоративное

Г) комбинированное

4. Естественное освещение – это

А) дневной свет и люминесцентное освещение

Б) дневной свет

В) лампы накаливания и дневной свет

5. Бра относится

А) к потолочным светильникам

Б) к напольным светильникам

В) к настенным светильникам

Г) к настольным светильникам

6. Какие лампы экономичнее:

а) лампы накаливания

б) люминесцентные лампы

Светотехнические параметры и понятия. Часть 1. Справочная информация

Профессиональные светотехники и специалисты, работающие в области освещения, постоянно употребляют разные термины и определения, которые мало о чем говорят простому обывателю.

Чтобы было проще понимать, о чем идет речь, и что обозначают эти слова, мы подготовили список, объясняющий основные светотехнические термины и характеристики. Его не нужно учить наизусть, можно просто заходить на нужную страницу и освежать в памяти забытый параметр. Говорить «на одном языке» всегда проще.

Светотехнические параметры и понятия.

1 — Видимое и оптическое излучение

Весь окружающий нас мир образуется видимым излучением, сосредоточенным в полосе электромагнитных волн от 380 до 760 нм. К ней с одной стороны добавляется ультрафиолетовое излучение (УФ), а с другой инфракрасное (ИК).

УФ-лучи оказывают биологическое воздействия и применяются для уничтожения бактерий. Дозировано они используются для лечебного и оздоровительного эффектов.

ИК-лучи используются для нагрева и сушки в установках, так как в основном производят тепловое воздействие.

видимое и оптические излучение

2 — Световой поток (Ф)

Световой поток характеризует мощность видимого излучения по воздействию на человеческое зрение. Измеряется в люменах (лм). Величина не зависит от направления. Световой поток — это самая важная характеристика источников света.

Например, лампа накаливания Е27 75 Вт имеет световой поток 935 лм, галогенная G9 на 75 Вт — 1100 лм, люминесцентная Т5 на 35 Вт — 3300 лм, металлогалогенная G12 на 70 Вт (теплая) — 5300 лм, светодиодная Е27 9,5 Вт (теплая) — 800 лм.

световой поток, излучение в верхнюю и нижнюю полусферы

3 — Люмен

Люмен (лм) — это световой поток от источника света (лампы) при окружающей температуре 25°, измеренной при эталонных условиях.

 

4 — Освещенность (Е)

Освещенность — это отношение светового потока, подающего на элемент поверхности, к площади этого элемента. Е=Ф/А, где, А -площадь. Единица освещенности — люкс (лк).

Чаще всего нормируется горизонтальная освещенность (на горизонтальной плоскости).

Средние диапазоны освещенности: на улице при искусственном освещении от 0 до 20 лк, в помещении от 20 до 5000 лк, 0,2 лк в полнолуние в природных условиях, 5000 -10000 лк днем при облачности и до 100 000 лк в ясный день.

освещенность, люкс

На картинке представлены: а — средняя освещенность на площади А, б — общая формула для расчета освещенности.

5 — Сила света (I)

Сила света — это пространственная плотность светового потока, ограниченного телесным углом. Т. е. отношение светового потока, исходящего от источника света и распространяющегося внутри малого телесного угла, содержащего рассматриваемое направление.

I=Ф/ω Единица измерения силы света — кандела (кд).

Средняя сила света лампы накаливания в 100 Вт составляет около 100 кд.

сила света, ксс - кривая силы света

КСС (кривая силы света) — распределение силы света в пространстве, это одна из важнейших характеристик светотехнических приборов, необходимая для расчета освещения.

 

6 — Яркость (L)

Яркость (плотность света) — это отношение светового потока, переносимого в элементарном пучке лучей и распространяющемся в телесном угле, к площади сечения данного пучка.

L=I/A (L=I/Cosα) Единица измерения яркости — кд/м2.

Яркость связана с уровнем зрительного ощущения; распространение яркости в поле зрения (в помещении/интерьере) характеризует качество (зрительный комфорт) освещения.

В полной темноте человек реагирует на яркость в одну миллионную долю кд/м2.

Полностью светящийся потолок яркостью боле 500 кд/м2 вызывает у человека дискомфорт.

Яркость солнца примерно миллиард кд/м2, а люминесцентной лампы 5000–11000 кд/м2.

яркость, светотехническое понятие

7 — Световая отдача (H)

Световая отдача источника света — это отношение светового потока лампы к ее мощности.

Η=Ф/Р Единица измерения светоотдачи — лм/Вт.

Это характеристика энергоэкономичности источника света. Лампы с высокой световой отдачей обеспечивают экономию электроэнергии. Заменяя лампу накаливания со светоотдачей 7–22 лм/Вт на люминесцентные (50–90 лм/Вт), расход электроэнергии уменьшится в 5–6 раз, а уровень освещенности останется тот же.

 

8 — Цветовая температура (Тц)

Цветовая температура определяет цветность источников света и цветовую тональность освещаемого пространства. Цветовая температура равна температуре нагретого тела (излучатель Планка, черное тело), одинакового по цвету с заданным источником света.

Единица измерения Кельвин (К) по шкале Кельвина: Т — (градусы Цельсия + 273) К.

 

Пламя свечи — 1900 К

Лампа накаливания — 2500–3000 К

Люминесцентные лампы — 2700 — 6500 К

Солнце — 5000–6000 К

Облачное небо — 6000–7000 К

Ясный день — 10 000 — 20 000 К.

цветовая температура

9 — Индекс цветопередачи (Ra или CRI)

Индекс цветопередачи характеризует степень воспроизведения цветов различных материалов при их освещении источником света (лампой) при сравнении с эталонным источником.

Максимальное значение индекса цветопередачи Ra =100.

 

Показатели цветопередачи:

Ra = 90 и более — очень хорошая (степень цветопередачи 1А)

Ra = 80–89 — очень хорошая (степень цветопередачи 1В)

Ra = 70–79 — хорошая (степень цветопередачи 2А)

Ra = 60–69 — удовлетворительная (степень цветопередачи 2В)

Ra = 40–59 — достаточная (степень цветопередачи 3)

Ra = менее 39 — низкая (степень цветопередачи 3)

 

Ra он же CRI — color rendering index был разработан для сравнения источников света непрерывного спектра, индекс цветопередачи которых был выше 90, поскольку ниже 90 можно иметь два источника света с одинаковым индексом цветопередачи, но с сильно различающейся передачей цвета.

Комфортное для глаза человека значение CRI = 80–100 Ra

Индекс цветопередачи (Ra или CRI)

Источники света — определение, виды и единицы измерения

Что такое источник света

При разговоре об источнике света, мы подразумеваем любой объект, излучающий электромагнитное излучение в видимой части спектра. Элементарной частицей света является фотон. Именно отсюда и идет двойственная природа света – корпускулярно-волновой дуализм. Фотон может вести себя подобно частице, а может и подобно излучению. Это зависит от конкретных физических условий. Видимый диапазон находится в пределах от 360 нм до 830 нм. Световое излучение возникает из-за различных физических процессов, происходящих в атомах. Если длина волны находится в диапазоне – мы видим свет. От длины волны зависит цвет.

Если атом получает энергию, то он переходит на более высокий энергетический уровень. Это возбужденное состояние. Он неустойчиво. Электроны стремятся вернуться на более низкие энергетические уровни. В результате этого и рождается фотон. А это и есть свет.

Если все атомы испускают фотоны одновременно, то это уже лазерное излучение. Оно когерентно. Луч лазера не обязательно должен быть видимым. Причем оно существует и в природе. В 1981 году лазерное излучение было обнаружено в атмосфере Марса и Венера. Длина волны составила 10 мкм. На такой длине волны работают лазеры с углекислым газом в качестве рабочего тела.

Какие бывают источники света

Все источники света делятся на естественные (природные) и искусственные (созданные руками человека). К природным источникам можно отнести Солнце, светящийся планктон. К искусственным – различные виды ламп, осветительные диоды и т.д.

Основные параметры и единицы измерения источников света

Световое излучение характеризуется многими параметрами:

  • Яркость (L). Измеряется в кд/м2 – кандела на квадратный метр. Это основной фактор светоощущения.
  • Освещенность (E). Измеряется в лк – люкс. 1лк равнозначен потоку излучения в 1 люмен, равномерно распределенному по площади 1м2.
  • Световой поток (Ф). Измеряется в лм – люмен. Характеризует мощность излучения, оценивается по световому ощущению глазом человека. В системе единиц СИ обозначается именно буквой Ф и рассчитывается по формуле:
  • Сила света (I). Измеряется в кд – кандела. Характеризует интенсивность светового потока. Рассчитывается по формуле:

для изотропного источника: 

для не изотропного источника:

  • Световая отдача. Измеряется в лм/Вт – люмен на Ватт. Эта величина может характеризовать экономичность искусственного источника света, грубо говоря, сколько электрической мощности преобразуется в свет.

Для искусственных источников света важна цветопередача. Цвета у предметов будут различаться лучше, если он освещается сплошным равномерным спектром. В идеале чем ближе излучение ламп к солнечному свету, тем она лучше и дороже. При индексе цветопередачи свыше 90 предметы будут казаться необычайно насыщенными.

При малом индексе будет затруднительно определить цвет предмета, однако контуры будут видны. От яркости это практически не зависит.

Виды и классификации источников света

Все искусственные электрические световые излучатели можно разделить по физическим принципам работы:

Тепловые источники света. Это различные классические лампы накаливания. Принцип действия основан на разогреве рабочего тела (обычно – проволочная нить, изготовленная из вольфрама) до температур, при которых появляется и ИК-излучение, и видимый свет. Они обладают достаточно хорошей цветопередачей, но крайне низким КПД. Не более трех процентов. Энергия расходуется на разогрев и поддержание рабочей температуры вольфрамовой проволоки. Срок службы редко превышает две тысячи часов. На работоспособность внешняя среда не оказывает существенного влияния. Сейчас уже признаны морально устаревшими, но до сих пор производятся. Цена низка. Сюда ж можно отнести и галогеновые лампы, и угольные дуги, и инфракрасные излучатели. Им не требуется дополнительных устройств для запуска.

Подробнее о лампе накаливания-тут

Люминесцентные. Сюда можно отнести все газоразрядные лампы. Это и лампы с тлеющим разрядом (в результате разряда в парах ртути возникает свечение люминофорного покрытия), ртутные дуговые осветители, лампы с дуговым разрядом (низкого и высокого давления). Этому типу ламп требуется специальная схема для запуска. Например, у лампы дневного света напряжение горения ниже напряжения зажигания. Т.е. недостаточно просто подать напряжение. Этот тип освещения имеет уже более чем полувековую историю. До сих пор имеется востребованность. Примечательно, что многим осветителям данного типа можно придать практически любую форму колбы. Дизайнерам есть поле для творчества. Энергопотребление существенно ниже, чем у лам накаливания. Срок службы продолжителен.

Подробнее о люминесцентных лампы вы можете прочесть- тут

Смешанного излучения. В основу положена дуга высокой интенсивности. Это дорогие специализированные излучатели, сочетающие одновременно и тепловой физический принцип, и мощную электрическую дугу. В основном они применяются в прожекторных установках (например, авиационных и корабельных). В производстве весьма сложны. В свободной продаже отсутствуют. Требуется сложная схема на мощных элементах, в ее задачу входит розжиг и поддержание разряда. Среда эксплуатации накладывает свои сложности на инженерные решения. Энергопотребление высокое.

Светодиодные. Сюда можно отнести все источники света, построенные на светодиодах. Принцип действия заключается в появлении светового потока в точке соприкосновения двух разных материалов. Через них пропускается постоянный ток. Причем оба материала – полупроводники. Они пропускают ток в одну сторону. Обратный ток тоже есть, но он ничтожно мал, что им можно пренебречь. Экспериментальным путем были получены материалы, способные испускать фотоны при смене электроном энергетического уровня. Первые светодиоды имели малую яркость и ограниченный набор цветов. Поэтому использовались только в основном как индикаторы. Сейчас синтезированы материалы, которые позволяют дать большую яркость, охватить почти весь спектр. Но тем не менее в определенных участках спектра может наблюдаться завал, либо преобладание свечения. Современные светодиоды успешно применяются в качестве осветительных приборов, характеризуются наибольшей энергоэффективностью (потребляемая мощность очень низка в сравнении с другими источниками света) и длительным сроком службы. Их относят к холодным источникам света. В большинстве случаев они все низковольтные, не более 12 В нужно для диода.

К сожалению, большинство не совсем честных производителей преднамеренно снижает срок службы таких осветителей, за счет повышения номинального тока. Работа на предельном токе весьма негативно сказывается на сроке службы осветительного диода.

В составе ламп всегда находится схема – блок питания (или драйвер). Его задача строго поддерживать параметры питания – напряжение и силу тока. Применительно к автомобилестроению, светодиоды показывают хорошие результаты, но просто менять галогеновую лампу на светодиод не стоит, без драйвера срок службы будет минимален в виду нестабильности питания в бортовой сети автомобиля.

Более подробная информация о led лампах-тут

Лазеры. Оптический квантовый генератор. Лазер расшифровывается light amplification by stimulated emission of radiation. В переводе с английского – усиление света с помощью вынужденного излучения. Смысл процесса состоит в том, что атом рабочего тела в возбужденном состоянии может излучит фотон под действием другого фотона. Поглощения в этом случае не произойдет. При этом фотоны когерентны. Фотон излученный – это точная копия фотона, который вынудил его появление. Это и есть явление усиления света. Идентичность фотонов обуславливает и монохроматичность излучения. Лазер не используется в качестве осветителя. Он нашел широкое применение – от считывания компакт-диска до лазерной резки металлов. Применяется он и в медицине, в качестве лучевого скальпеля. А ведь это тоже свет! В качестве рабочего тела может применятся углекислый газ, моно-галогениды, и так далее.

Вполне возможно, что со временем появятся источники света, основанные и на других физических принципах.

Свет — Википедия

Спектр света — часть спектра электромагнитного излучения

Свет — в физической оптике электромагнитное излучение, воспринимаемое человеческим глазом. В качестве коротковолновой границы спектрального диапазона, занимаемого светом, принят участок с длинами волн в вакууме 380—400 нм (750—790 ТГц), а в качестве длинноволновой границы — участок 760—780 нм (385—395 ТГц)[1].

В широком смысле, используемом вне физической оптики, светом часто называют любое оптическое излучение[2], то есть такое электромагнитное излучение, длины волн которого лежат в диапазоне с приблизительными границами от единиц нанометров до десятых долей миллиметра[3]. В этом случае в понятие «свет» помимо видимого излучения включаются как инфракрасное, так и ультрафиолетовое излучения.

Раздел физики, в котором изучается свет, носит название оптика.

Также, особенно в теоретической физике, термин свет может иногда выступать просто синонимом термина электромагнитное излучение, независимо от его частоты, особенно когда конкретизация не важна, а хотят, например, использовать более короткое слово.

Свет может рассматриваться либо как электромагнитная волна, скорость распространения в вакууме которой постоянна, либо как поток фотонов — частиц, обладающих определённой энергией, импульсом, собственным моментом импульса и нулевой массой (или, как говорили ранее, нулевой массой покоя).

Одной из субъективных характеристик света, воспринимаемой человеком в виде осознанного зрительного ощущения, является его цвет, который для монохроматического излучения определяется главным образом частотой света, а для сложного излучения — его спектральным составом.

Свет может распространяться даже в отсутствие вещества, то есть в вакууме. При этом наличие вещества влияет на скорость распространения света.

Скорость света в вакууме равна 299 792 458 м/с точно.

Свет на границе между средами испытывает преломление и/или отражение. Распространяясь в среде, свет поглощается и рассеивается веществом. Оптические свойства среды характеризуются показателем преломления, действительная часть которого равна отношению фазовой скорости света в вакууме к фазовой скорости света в данной среде, мнимая часть описывает поглощение света. В изотропных средах, где распространение света не зависит от направления, показатель преломления есть скалярная функция (в общем случае — от времени и координаты). В анизотропных средах он представляется в виде тензора. Зависимость показателя преломления от длины волны света — оптическая дисперсия — приводит к тому, что свет разных длин волн распространяется в среде с разной скоростью, благодаря чему возможно разложение немонохроматического света (например, белого) в спектр.

Как любая электромагнитная волна, свет может быть поляризованным. У линейно поляризованного света определена плоскость (т. н. плоскость поляризации), в которой происходят колебания электрической составляющей электромагнитной волны. У эллиптически (в частности циркулярно) поляризованного света электрический вектор, в зависимости от направления поляризации, «вращается» по или против часовой стрелки.

Неполяризованный свет является смесью световых волн со случайной поляризацией. Поляризованный свет может быть выделен из неполяризованного пропусканием через поляризатор или отражением/прохождением на границе раздела сред при падении на границу под определённым углом, зависящим от показателей преломления сред (см. угол Брюстера). Некоторые среды могут вращать плоскость поляризации проходящего света, причём угол поворота зависит от концентрации оптически активного вещества, — это явление используется, в частности, в поляриметрическом анализе веществ (например, для измерения концентрации сахара в растворе).

Количественно интенсивность света характеризуют с помощью фотометрических величин нескольких видов. К основным из них относятся энергетические и световые величины. Первые из них характеризуют свет безотносительно к свойствам человеческого зрения. Они выражаются в единицах энергии или мощности, а также производных от них. К энергетическим величинам в частности относятся энергия излучения, поток излучения, сила излучения, энергетическая яркость, энергетическая светимость и облучённость.

Каждой энергетической величине соответствует аналог — световая фотометрическая величина. Световые величины отличаются от энергетических тем, что оценивают свет по его способности вызывать у человека зрительные ощущения. Световыми аналогами перечисленных выше энергетических величин являются световая энергия, световой поток, сила света, яркость, светимость и освещённость.

Учёт световыми величинами зависимости зрительных ощущений от длины волны света приводит к тому, что при одних и тех же значениях, например, энергии, перенесённой зелёным и фиолетовым светом, световая энергия, перенесённая в первом случае, будет существенно выше, чем во втором. Такой результат отражает тот факт, что чувствительность человеческого глаза к зелёному свету выше, чем к фиолетовому.

Видимый свет — электромагнитное излучение с длинами волн ≈ 380—760 нм (от фиолетового до красного) включительно.

Скорость света в вакууме определяется в точности 299 792 458 м/с (около 300 000 км в секунду). Фиксированное значение скорости света в СИ связано с тем, что метр, как единица длины в СИ с 1983 года определяется как расстояние, проходимое светом за 1/299 792 458 часть секунды[4]. Все виды электромагнитного излучения, как полагают, распространяются в вакууме с точно такой же скоростью.

Различные физики пытались измерить скорость света на протяжении всей истории. Галилей безуспешно пытался измерить скорость света в 1607 году. Другой эксперимент по измерению скорости света был проведён в 1676 году датским физиком Оле Рёмером. С помощью телескопа Рёмер наблюдал движение Юпитера и одной из его лун Ио, фиксируя при этом моменты затмений Ио. Рёмер обнаружил, что эти моменты зависят от положения Земли на её орбите. Предположив, что такая зависимость обусловлена конечностью скорости света, он вычислил, что свету требуется около 22 минут, чтобы пройти расстояние, равное диаметру орбиты Земли[5]. Тем не менее, его размер не был известен в то время. Если бы Рёмер знал диаметр орбиты Земли, он бы получил значение скорости, равное 227 000 000 м/с.

Другой — более точный — способ измерения скорости света применил француз Ипполит Физо в 1849 году. Физо направил луч света в зеркало на расстоянии нескольких километров. Вращающееся зубчатое колесо было помещено на пути светового луча, который проходил от источника к зеркалу и затем возвращался к своему источнику. Физо обнаружил, что при определённой скорости вращения луч будет проходить через один пробел в колесе на пути и следующий разрыв на обратном пути. Зная расстояние до зеркала, число зубьев на колесе, и скорость вращения, Физо удалось вычислить скорость света, — было получено значение в 313 000 000 м/с.

Существенного прогресса в измерении скорости света удалось достигнуть в результате применения и совершенствования метода вращающегося зеркала, предложенного другим французом — Франсуа Араго (1838 г.). Развив и осуществив идею Араго, Леон Фуко в 1862 году получил значение скорости света равное 298 000 000±500 000) м/с. В 1891 году Саймон Ньюком, повысив точность измерений на порядок, получил величину в 299 810 000±50 000 м/с. В результате многолетних усилий Альберт А. Майкельсон добился ещё более высокой точности: полученное им в 1926 году значение составило 299 796 000±4 000 м/с. В ходе этих измерений А. Майкельсон измерял время, требовавшееся свету, чтобы пройти расстояние между вершинами двух гор, равное 35,4 км (точнее, 35 373,21 м)[6].

Наивысшая точность измерений была достигнута в начале 1970-х. В 1975 году XV Генеральная конференция по мерам и весам зафиксировала это положение и рекомендовала считать скорость света, равной 299 792 458 м/с с относительной погрешностью 4•10−9, что соответствует абсолютной погрешности 1,1 м/с[7]. Впоследствии это значение скорости света было положено в основу определения метра в Международной системе единиц (СИ), а сама скорость света стала рассматриваться как фундаментальная физическая постоянная, по определению равная указанному значению точно.

Эффективная скорость света в различных прозрачных веществах, содержащих обычную материю, меньше, чем в вакууме. Например, скорость света в воде составляет около 3/4 от скорости света в вакууме. Снижение скорости света при прохождении вещества, как полагают, происходит не от фактического замедления фотонов, а от их поглощения и переизлучения частицами вещества.

Как крайний пример замедления света, можно сказать, что двум независимым группам физиков удалось полностью «остановить» свет, пропуская его через конденсат Бозе-Эйнштейна на основе рубидия,[8] Тем не менее слово «остановить» в этих экспериментах относится только к свету, хранящемуся в возбуждённых состояниях атомов, а затем повторно излучаемому в произвольное более позднее время, как вынужденное вторым лазерным импульсом излучение. Во времена, когда свет «остановился», он перестал быть светом.

Время распространения светового луча в масштабной модели Земля-Луна. Для преодоления расстояния от поверхности Земли до поверхности Луны свету требуется 1,255 с

Изучение света и взаимодействия света и материи называют оптикой. Наблюдение и изучение оптических явлений, таких как радуга и северное сияние позволяют пролить свет на природу света.

Преломление[править | править код]

Пример преломления света. Соломка кажется изогнутой из-за преломления света на границе между жидкостью и воздухом

Преломлением света называется изменение направления распространения света (световых лучей) при прохождении через границу раздела двух различных прозрачных сред. Оно описывается законом Снеллиуса:

n1sin⁡θ1=n2sin⁡θ2{\displaystyle n_{1}\sin \theta _{1}=n_{2}\sin \theta _{2}}

где θ1{\displaystyle \theta _{1}} — угол между лучом и нормалью к поверхности в первой среде, θ2{\displaystyle \theta _{2}} — угол между лучом и нормалью к поверхности во второй среде, а n1{\displaystyle n_{1}} и n2{\displaystyle n_{2}} — показатели преломления первой и второй среды соответственно. При этом n=1{\displaystyle n=1} для вакуума и n>1{\displaystyle n>1} в случае прозрачных сред.

Когда луч света пересекает границу между вакуумом и другой средой, или между двумя различными средами, длина волны света изменяется, но частота остается неизменной. Если свет падает на границу не перпендикулярно ей, то изменение длины волны приводит к изменению направления его распространения. Такое изменение направления и является преломлением света.

Преломление света линзами часто используется для такого управления светом, при котором изменяется видимый размер изображения, как, например, в лупах, очках, контактных линзах, микроскопах и телескопах.

Свет создаётся во многих физических процессах, в которых участвуют заряженные частицы. Наиболее важным является тепловое излучение, имеющее непрерывный спектр с максимумом, положение которого определяется температурой источника. В частности, излучение Солнца близко к тепловому излучению абсолютно чёрного тела, нагретого до примерно 6000 К, причём около 40 % солнечного излучения лежит в видимом диапазоне, а максимум распределения мощности по спектру находится вблизи 550 нм (зелёный цвет). Другие процессы, являющиеся источниками света:

В прикладных науках важна точная характеристика спектра источника света. Особенно важны следующие типы источников:

Указанные источники имеют разную цветовую температуру.

Лампы дневного света, выпускаемые промышленностью, испускают излучение с различным спектральным составом, в том числе:

n>1 Спектральные зависимости относительной чувствительности человеческого глаза для дневного (красная линия) и ночного (синяя линия) зрения

К одним из наиболее важных и востребованных наукой и практикой характеристик света, как и любого другого физического объекта, относятся энергетические характеристики. Измерением и изучением такого рода характеристик, выраженных в энергетических фотометрических величинах, занимается раздел фотометрии, называемый «радиометрия оптического излучения»[9]. Таким образом, радиометрия изучает свет безотносительно к свойствам человеческого зрения.

С другой стороны, свет играет особую роль в жизни человека, поставляя ему бо́льшую часть необходимой для жизни информации об окружающем мире. Происходит это благодаря наличию у человека органов зрения — глаз. Отсюда вытекает необходимость измерения таких характеристик света, по которым можно было бы судить о его способности возбуждать зрительные ощущения. Упомянутые характеристики выражают в световых фотометрических величинах, а их измерения и исследования составляет предмет занятий другого раздела фотометрии — «световые измерения»[9].

В качестве единиц измерения световых величин используются особые световые единицы, они базируются на единице силы света «кандела», являющейся одной из семи основных единиц Международной системы единиц (СИ).

Световые и энергетические величины связаны друг с другом с помощью относительной спектральной световой эффективности монохроматического излучения для дневного зрения V(λ){\displaystyle V(\lambda )}[10], имеющей смысл относительной спектральной чувствительности среднего человеческого глаза, адаптированного к дневному зрению. Для монохроматического излучения с длиной волны λ{\displaystyle \lambda }, соотношение, связывающее произвольную световую величину Xv(λ){\displaystyle X_{v}(\lambda )} с соответствующей ей энергетической величиной Xe(λ){\displaystyle X_{e}(\lambda )}, в СИ записывается в виде:

Xv(λ)=683⋅Xe(λ)V(λ).{\displaystyle X_{v}(\lambda )=683\cdot X_{e}(\lambda )V(\lambda ).}

В общем случае, когда ограничений на распределение энергии излучения по спектру не накладывается, это соотношение приобретает вид:

Xv=683⋅∫380 nm780 nmXe,λ(λ)V(λ)dλ,{\displaystyle X_{v}=683\cdot \int \limits _{380~nm}^{780~nm}X_{e,\lambda }(\lambda )V(\lambda )d\lambda ,}

где Xe,λ(λ){\displaystyle X_{e,\lambda }(\lambda )} — спектральная плотность энергетической величины Xe{\displaystyle X_{e}}, определяемая как отношение величины dXe(λ){\displaystyle dX_{e}(\lambda )}, приходящейся на малый спектральный интервал, заключённый между λ{\displaystyle \lambda } и λ+dλ{\displaystyle \lambda +d\lambda }, к ширине этого интервала. Связь световой величины, характеризующей излучение, с соответствующей ей энергетической величиной, выражают также, используя понятие световая эффективность излучения.

Световые величины относятся к классу редуцированных фотометрических величин, к которому принадлежат и другие системы фотометрических величин. Однако, только световые величины узаконены в рамках СИ и только для них в СИ определены специальные единицы измерений.

Свет оказывает физическое давление на объекты на своём пути — явление, которое не может быть выведено из уравнений Максвелла, но может быть легко объяснено в корпускулярной теории, когда фотоны соударяются с преградой и передают свой импульс. Давление света равно мощности светового пучка, поделённой на с, скорость света. Из-за величины с, эффект светового давления является незначительным для повседневных объектов. Например, одномилливатная лазерная указка создаёт давление около 3,3 пН. Объект, освещённый таким образом, можно было бы поднять, правда для монеты в 1 пенни на это потребуется около 30 млрд 1-мВт лазерных указок.[11] Тем не менее, в нанометровом масштабе эффект светового давления является более значимым, и использование светового давления для управления механизмами и переключения нанометровых коммутаторов в интегральных схемах является активной областью исследований.[12]

При больших масштабах световое давление может заставить астероиды вращаться быстрее[13], действуя на их неправильные формы, как на лопасти ветряной мельницы. Возможность сделать солнечные паруса, которые бы ускорили движение космических кораблей в пространстве, также исследуется.[14][15]

История теорий света в хронологическом порядке[править | править код]

Античные Греция и Рим[править | править код]

В V веке до н. э., Эмпедокл предположил, что всё в мире состоит из четырёх элементов: огня, воздуха, земли и воды. Он считал, что из этих четырёх элементов, богиня Афродита создала человеческий глаз, и зажгла в нём огонь, свечение которого и делало зрение возможным. Для объяснения факта, что тёмной ночью человек видит не так хорошо, как днём, Эмпедокл постулировал взаимодействие между лучами, идущими из глаз и лучами от светящихся источников, таких, как солнце.

Примерно в 300 году до н. э. Евклидом был написан труд «Оптика», дошедший до наших дней, в котором он исследовал свойства света. Евклид утверждал, что свет распространяется по прямой линии, он изучал законы отражения света и описал их математически. Он выразил сомнение в том, что зрение является следствием исхождения луча из глаза, задаваясь вопросом: как человек, открыв в ночное время глаза, устремлённые в небо, может моментально увидеть звёзды. Проблема решалась только, если скорость луча света, исходящего из человеческого глаза, была бесконечно большой.

В 55 году до н. э. римский писатель Лукреций, продолживший идеи ранних греческих философов-атомистов, в своём сочинении «О природе вещей» писал, что свет и тепло солнца состоят из мельчайших движущихся частиц. Однако общего признания взгляды Лукреция на природу света не получили.

Птолемей (около II века) в своей книге «Оптика» описал преломление света.

Корпускулярная и волновая теории света[править | править код]

Начиная с 17 века научные споры о природе света шли между сторонниками волновой и корпускулярной теорий.

Основателем волновой теории можно считать Рене Декарта, который рассматривал свет как возмущения в мировой субстанции — пленуме. Волновую теорию света разрабатывали Роберт Гук, предположивший и то, что свет является поперечной волной, и Христиан Гюйгенс, давший правильную теорию отражения и преломления света исходя из его волновой природы. По мнению Гюйгенса, световые волны распространяются в особой среде — эфире. Несколько раньше Гримальди открыл интерференцию и дифракцию света, объясняя их с помощью идеи волн, хотя в не слишком ясном и чистом виде, также предположив и связь цвета с волновыми свойствами света.

Корпускулярную теорию сформулировал Пьер Гассенди и поддержал Исаак Ньютон.

В начале 19 века опыты Томаса Юнга с дифракцией дали убедительные свидетельства в пользу волновой теории. Юнг высказал предположение, что разные цвета соответствуют различным длинам волны. В то же время опыты Малюса и Био с поляризацией дали, как казалось тогда, убедительные свидетельства в пользу корпускулярной теории и против волновой теории. Но в 1815 году Ампер сообщил Френелю, что поляризацию света можно объяснить и с волновой точки зрения, если предположить, что свет представляет собой поперечные волны. В 1817 году свою волновую теорию света изложил в заметке для Академии наук Огюстен Френель.

После создания теории электромагнетизма свет был идентифицирован как электромагнитные волны.

Победа волновой теории пошатнулась в конце XIX века, когда опыты Майкельсона-Морли не обнаружили эфира. Волны нуждаются в существовании среды, в которой они могли бы распространяться, однако тщательно спланированные эксперименты не подтвердили существование этой среды. Это привело к созданию Альбертом Эйнштейном специальной теории относительности.

Рассмотрение задачи о тепловом равновесии абсолютно чёрного тела со своим излучением Максом Планком привело к появлению идеи об излучении света порциями — световыми квантами, которые получили название фотонов. Анализ явления фотоэффекта Эйнштейном показал, что поглощение световой энергии тоже происходит квантами.

С развитием квантовой механики утвердилась идея Луи де Бройля о корпускулярно-волновом дуализме, по которой свет должен обладать одновременно волновыми свойствами, чем объясняется его способность к дифракции и интерференции, и корпускулярными свойствами, чем объясняется его поглощение и излучение.

С развитием квантовой механики стало развиваться и понимание того, что вещество (частицы) также имеют волновую природу и во многом подобны свету.

В современной фундаментальной физике (см. например #Квантовая электродинамика) свет и «материальные частицы» рассматриваются по сути равноправно — как квантовые поля (хотя и разных типов, имеющих некоторые существенные различия). Корпускулярный (в основном представленный техникой интегралов по траекториям) и волновой подход в современном виде являются скорее разными техническими подходами или представлениями в рамках одной картины.

Электромагнитная теория[править | править код]

Свет в специальной теории относительности[править | править код]

Квантовая теория[править | править код]

Корпускулярно-волновой дуализм[править | править код]

Квантовая электродинамика[править | править код]

\lambda +d\lambda Нормированные спектральные зависимости чувствительности колбочек трёх типов. Пунктиром показана светочувствительность палочек

Видеть окружающий мир мы можем только потому, что существует свет и человек способен его воспринимать. В свою очередь, восприятие человеком электромагнитного излучения видимого диапазона спектра происходит благодаря тому, что в сетчатке глаза человека располагаются рецепторы, способные реагировать на это излучение.

Сетчатка человеческого глаза имеет два типа светочувствительных клеток: палочки и колбочки. Палочки обладают высокой чувствительностью к свету и функционируют в условиях низкой освещённости, отвечая тем самым за ночное зрение. Однако, спектральная зависимость чувствительности у всех палочек одинакова, поэтому палочки не могут обеспечить способность различать цвета. Соответственно, изображение, получаемое с их помощью, бывает только чёрно-белым.

Колбочки имеют относительно низкую чувствительность к воздействию света и обусловливают механизм дневного зрения, действующий только при высоких уровнях освещённости. В то же время, в отличие от палочек, в сетчатке глаза человека имеется не один, а три типа колбочек, отличающихся друг от друга расположением максимумов их спектральных распределений чувствительности. Вследствие этого колбочки поставляют информацию не только об интенсивности света, но и о его спектральном составе. Благодаря такой информации у человека и возникают цветовые ощущения.

Спектральный состав света однозначно определяет его цвет, воспринимаемый человеком. Обратное утверждение, однако, неверно: один и тот же цвет может быть получен различными способами. В случае монохроматического света ситуация упрощается: соответствие между длиной волны света и его цветом становится взаимнооднозначным. Данные о таком соответствии представлены в таблице.

Таблица соответствия частот электромагнитного излучения и цветов
Цвет Диапазон длин волн, нм Диапазон частот, ТГц Диапазон энергии фотонов, эВ
Фиолетовый 380—440 790—680 3,26-2,82
Синий 440—485 680—620 2,82-2,56
Голубой 485—500 620—600 2,56-2,48
Зелёный 500—565 600—530 2,48-2,19
Желтый 565—590 530—510 2,19-2,10
Оранжевый 590—625 510—480 2,10-1,98
Красный 625—740 480—405 1,98-1,68
  1. ↑ ГОСТ 7601-78. Физическая оптика. Термины, буквенные обозначения и определения основных величин
  2. Гагарин А. П. Свет // Физическая энциклопедия / Гл. ред. А. М. Прохоров. — М.: Большая Российская энциклопедия, 1994. — Т. 4. — С. 460. — 704 с. — 40 000 экз. — ISBN 5-85270-087-8.
  3. Черняев Ю. С. Оптическое излучение // Физическая энциклопедия / Гл. ред. А. М. Прохоров. — М.: Большая Российская энциклопедия, 1992. — Т. 3. — С. 459. — 672 с. — 48 000 экз. — ISBN 5-85270-019-3.
  4. ↑ Resolution 1 of the 17th CGPM (1983) — Definition of the metre*
  5. Scientific Method, Statistical Method and the Speed of Light. Statistical Science 2000, Vol. 15, No. 3, 254—278
  6. Ландсберг Г. С. Оптика. — М.: ФИЗМАТЛИТ, 2003. — С. 387. — ISBN 5-9221-0314-8.
  7. ↑ The International System of Units (SI) / Bureau International des Poids et Mesures. — Paris, 2006. — P. 144. — 180 p. — ISBN 92-822-2213-6. (англ.)
  8. Harvard News Office. Harvard Gazette: Researchers now able to stop, restart light (неопр.). News.harvard.edu (24 января 2001). Дата обращения 8 ноября 2011. Архивировано 14 октября 2012 года.
  9. 1 2 ГОСТ 26148-84. Фотометрия. Термины и определения
  10. ↑ ГОСТ 8.332-78. Государственная система обеспечения единства измерений. Световые измерения. Значения относительной спектральной световой эффективности монохроматического излучения для дневного зрения.
  11. ↑ Tang, Hong X. (October 2009), May the Force of Light Be with You, IEEE Spectrum: pp. 41-45, <http://www.spectrum.ieee.org/semiconductors/devices/photonics-breakthrough-for-silicon-chips>. Проверено 7 сентября 2010.  Архивная копия от 26 августа 2012 на Wayback Machine.
  12. ↑ See, for example, nano-opto-mechanical systems research at Yale University.
  13. Kathy A. Asteroids Get Spun By the Sun (неопр.). Discover Magazine (5 февраля 2004). Дата обращения 26 августа 2012. Архивировано 14 октября 2012 года.
  14. ↑ Solar Sails Could Send Spacecraft ‘Sailing’ Through Space (неопр.). NASA (31 августа 2004). Дата обращения 26 августа 2012. Архивировано 14 октября 2012 года.
  15. ↑ NASA team successfully deploys two solar sail systems (неопр.). NASA (9 августа 2004). Дата обращения 26 августа 2012. Архивировано 14 октября 2012 года.

Освещённость — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Освещённость — световая величина, равная отношению светового потока, падающего на малый участок поверхности, к его площади[1].

Освещённость численно равна световому потоку, падающему на участок поверхности единичной площади:

Ev=dΦvdσ.{\displaystyle E_{v}={\frac {d\Phi _{v}}{d\sigma }}.}

Единицей измерения освещённости в Международной системе единиц (СИ) служит люкс (1 люкс = 1 люмену на квадратный метр), в СГС — фот (один фот равен 10 000 люксов). В отличие от освещённости, выражение количества света, отражённого поверхностью, называется светимостью.

Освещённость прямо пропорциональна силе света источника света. При удалении его от освещаемой поверхности её освещённость уменьшается обратно пропорционально квадрату расстояния (Закон обратных квадратов).

Когда лучи света падают наклонно к освещаемой поверхности, освещённость уменьшается пропорционально косинусу угла падения лучей.

Освещённость Ev{\displaystyle E_{v}} от точечного источника находят по формуле:

Ev=Ivr2cos⁡i,{\displaystyle E_{v}={I_{v} \over r^{2}}\cos i,}

где Iv{\displaystyle I_{v}} — сила света в канделах; r{\displaystyle r} — расстояние до источника света; i{\displaystyle i} — угол падения лучей света относительно нормали к поверхности.

Аналогом освещённости в системе энергетических фотометрических величин является облучённость.

Освещённость в фототехнике определяют с помощью экспонометров и экспозиметров, в фотометрии — с помощью люксметров.

Описание Освещённость, лк
Вне атмосферы на среднем расстоянии Земли от Солнца[2][3] 135 000
Наибольшая солнечная освещённость при чистом небе 100 000
Обычная освещённость летом в средних широтах в полдень 17 000
В облачную погоду летом в полдень 12 000
При киносъёмке в студии 10 000
Обычная освещённость зимой в средних широтах 5 000
На футбольном стадионе (искусственное освещение) 1200
На открытом месте в пасмурный день 1000—2000
Восход и заход Солнца в ясную погоду 1000
В светлой комнате вблизи окна 1000
На рабочем столе для тонких работ 400–500
На экране кинотеатра 85–120
Необходимое для чтения 30–50
В море на глубине 50—60 м до 20
Ночью в полнолуние 0,2
В безлунную ночь 0,001—0,002
В безлунную ночь при сплошной облачности до 0,0002
  • Гуревич М. М. Фотометрия. Теория, методы и приборы. — 2-е изд. — Л.: Энергоатомиздат. Ленинградское отделение, 1983. — 272 с.
  • Яштолд-Говорко В. А. Фотосъёмка и обработка. Съемка, формулы, термины, рецепты. Изд. 4-е, сокр. М., «Искусство», 1977.

Искусственное или естественное освещение лучше выбрать

Фото на улице и в студииКаждый фотограф начинал свою карьеру со съемок при естественном освещении и мечтал поскорее обзавестись профессиональными осветительными приборами. Некоторым кажется, что искусственное освещение – атрибут каждого успешного создателя фотографий, а съемки на природе – лишь вынужденная мера для начинающих. Другие же считают, что никакая лампа не сравнится с натуральным свечением, ведь без него фотография выглядит искусственно. На самом деле, каждый тип имеет свои преимущества и недостатки. Каждый сам для себя определяет, какое освещение лучше – искусственное или естественное, а данная статья в этом поможет.

Естественное освещение

Фото на улицеЕстественным светом называется свечение, издаваемое любыми натуральными объектами или создаваемое природными явлениями. Его источником являются:

  • Солнце;
  • Луна;
  • Молнии;
  • Различные живые люминесцирующие организмы, например, светлячки.

Самым значимым источником является солнце, поскольку именно под его лучами создается подавляющее большинство фотографий, остальные же служат фотографу для создания специфических снимков. Природное освещение, в отличие от искусственного достаточно нестабильно, оно может давать совершенно разный эффект на фотоаппарате в зависимости от нескольких факторов.

Погода

Туман на фотоПри съемках на улице погода имеет немалое значение, причем не только для фотоаппарата и фотографа. Естественный свет, в отличие от студийного, может падать совершенно по-разному в зависимости от погодных условий.

  • Солнечный день, казалось бы, лучший для создания фотографий, ведь ничего не мешает солнечным лучам осветить нужное пространство. Однако именно это станет проблемой для съемки людей или природы. В такую погоду солнечный свет концентрирован, его не рассеивают облака и туман, в результате чего границы теней будут очень четкими, а контраст слишком сильным;
  • В облачную погоду вероятность создать красиво освещенную фотографию очень велика. Солнечные лучи, проходя сквозь облака, рассеиваются. Благодаря этому создается приятное мягкое свечение с плавным переходом к теням. Однако, иногда небо может быть неплотно покрыто облаками, из-за чего “живое” освещение становится неравномерным, а яркость может постоянно меняться. В сравнении со студийным светом, это может создать некоторые затруднения;
  • Нестандартные погодные условия могут стать интересным фоном для съемок, чего не получится добиться с искусственным светом. К примеру, при надвигающейся грозе естественное освещение скорее всего будет удачно мягким, а темные тучи придадут атмосферу фотографии. Туман здорово рассеивает солнечные лучи, а также добавляет глубины снимку.

Положение солнца

Положение солнцаПоложение солнца также влияет на желаемый результат:

  • В обеденное время, когда солнце расположено практически перпендикулярно земле, будет сложно сделать хорошие снимки людей, ведь лучи падают прямо сверху, а значит большая часть лица будет в тени. Зато в такую погоду лучше получатся фотографии с высоты;
  • Положение солнца на закате и рассвете считается лучшим для создания фотографий. В эти часы солнце расположено прямо у земли, световой поток падает с одной стороны, благодаря чему объект съемки освещается равномерно. Помимо этого, небо окрашивается в теплые розовые и оранжевые оттенки, что создает приятное золотистое свечение, хорошо передаваемое фотоаппаратом. Такой эффект сложно заполучить с искусственным светом;
  • В остальные часы солнечные лучи падают на объект под углом, природный свет поможет подчеркнуть объем объекта. Также свет будет белым, а значит на фотографии все цвета будут иметь реальный оттенок.

Из информации, приведенной выше, можно вынести плюсы и минусы естественного света, в сравнении с искусственным.

Плюсы:

  • Доступность природного светового источника для каждого;
  • Оптимальная передача цвета.

Минусы:

  • Невозможно воспользоваться в темное время суток;
  • Нет возможности контролировать направление и силу светового потока;
  • Непостоянность цветовой температуры;
  • Непостоянная яркость.

Искусственное освещение

Фото в студииИскусственное освещение – это световой поток, создаваемый различными осветительными приборами. Его источниками могут быть как обычные лампы и светильники, которые есть в каждом доме, так и профессиональные приборы для фотографии. Среди них можно выделить оборудование постоянного освещения, которые различаются по цветовой температуре:

  • Ламповое освещение в фотостудииГалогенные лампы;
  • Натриевые лампы;
  • Лампы дневного или холодного света;
  • Лампы накаливания.

Также существует оборудование для импульсивного искусственного освещения, которое часто используется в качестве вспомогательного светового источника. Они создают световой импульс, который освещает фотографию исключительно в момент спуска затвора, оптимально выстраивая положение светлых и затененных участков на фотографии, чего с естественным световым источником добиться невозможно.

Свет для фотостудии

Такими приборами являются:

В отличие от естественного, искусственное позволяет полностью контролировать такие световые параметры, как:

  1. Расположение;
  2. Мощность;
  3. Угол падения;
  4. Количество;
  5. Мягкость;
  6. Цветовую температуру.

Может показаться, что искусственное освещение по всем параметрам превосходит естественное, однако наравне со всеми его плюсами стоят и минусы использования.

Преимущества:

  • Возможность контролировать все параметры светового потока;
  • Возможность построения самых разнообразных световых рисунков;
  • Помощь в получении различных интересных эффектов.

Недостатки:

  • Затраты как на саму технику, так и на электроэнергию или аккумуляторы;
  • Приборы могут нагреваться при длительном использовании, тем самым поднимая температуру в помещении;
  • В некоторых случаях необходимо работать с длинной выдержкой;
  • Импульсивные источники требуют подключения к фотоаппарату, что может создавать трудности в определенных ситуациях.

Какое же лучше

Так какое освещение лучше использовать для фотографий естественное или искусственное? Универсального ответа на этот вопрос просто не существует. Для каждого он будет складываться из множества факторов. В первую очередь, это зависит от индивидуальных предпочтений. Также немаловажную роль играет наличие определенного бюджета для приобретения того количества искусственных осветительных приборов, которые позволят в полном объеме создавать фотографии наиболее востребованных для фотографа форматов. Без этого возможно использование лишь естественного светового источника. Помимо этого, внимание должно уделяться непосредственно художественной задумке, ведь важно подобрать именно тот тип освещения, который лучшим образом поможет отобразить ее на фотографии.

Уровень мастерства фотографа также влияет на выбор источника света. Начинающим, прежде чем браться за студийное, предпочтительнее работать с естественным светом, чтобы понять принципы его наложения на объекты. Студийный же свет требует определенной практики, для полного овладевания управлением.

В конечном итоге, можно отдать предпочтение одному из типов, однако настоящий профессионал должен иметь опыт работы с каждым из них.

В общем, для каждого вида съемки зачастую используется лишь один тип освещения. Зачастую для репортажных, уличных съемок, а также для быстрого создания фотографий, когда нет времени на настройку, используется естественное. Для коммерческих съемок, предметной фотографии предпочтительнее искусственное, поскольку факторы в виде бюджета и времени не отсутствуют.

Естественное и искусственное освещение имеют как свои преимущества, так и недостатки, выбрать лучшее для всех невозможно. Выбирайте подходящее вам исходя из типа съемки, задумки, своих предпочтений и своего опыта. Планируя съемку при естественном свете, не забывайте проверить прогноз погоды и подобрать подходящее время суток. При создании фотографий в студии следует выбрать правильный осветительный прибор. Каждый тип по-своему хорош, и лучший способ определить лучший для себя – брать фотоаппарат и практиковаться в обоих направлениях.

освещение — это… Что такое освещение?

Морфология: (нет) чего? освеще́ния, чему? освеще́нию, (вижу) что? освеще́ние, чем? освеще́нием, о чём? об освеще́нии; мн. что? освеще́ния, (нет) чего? освеще́ний, чему? освеще́ниям, (вижу) что? освеще́ния, чем? освеще́ниями, о чём? об освеще́ниях

1. Освещение какого-либо пространства — это процесс, благодаря которому это пространство наполняется светом и все находящиеся в нём предметы делаются видимыми.

Освещение дома. | Освещение павильона. | Освещение улиц. | Освещение предприятий и жилых помещений.

2. Освещение — это наличие на каком-либо участке пространства света в той или иной степени, а также характер этого света.

Он смотрел, как меняется освещение, как удлиняются тени. | Тучи и оловянный цвет волжской воды создали мягкое освещение. | Картина прекрасно впишется в этот угол, и освещение здесь очень хорошее.

3. Освещением называют свет от какого-либо источника.

Вечернее освещение. | Искусственное, естественное освещение. | Тусклое, яркое освещение. | Уличное, наружное освещение. | Убрать освещение. | Мощные фары, установленные на переднем бампере, обеспечат вам дополнительное освещение в тёмное время суток.

4. Освещение какого-либо события, вопроса, проблемы и т. п. — это рассказ о них в средствах массовой информации, благодаря чему это событие, вопрос, проблема и т. д. становятся известными большому количеству людей.

Освещение переговоров газетами и телеканалами. | Освещение открытия в зарубежной печати. | Подробное освещение загадочного убийства в столичной и провинциальной прессе.

5. В живописи и фотографии освещением называют распределение света на картине, фотоснимке.

Контрастное, мягкое освещение. | Подобное освещение заднего плана можно видеть на полотнах Рембрандта. | — Я бы дал другое освещение на картине, — заметил педагог. — Чтобы лучше выделить лепку лица.

6. Освещением называют техническое оборудование (электрические провода с выключателями и лампами, газовые горелки с подводящими трубами и т. п.), благодаря которому тот или иной участок пространства может наполняться светом.

Провести электрическое освещение. | Установить газовое, неоновое освещение. | Ремонт, установка освещения. | На гвозде висит фонарь — вот и всё освещение.

7. Вы называете освещение фактов или событий правильным, неправильным, новым, предвзятым и т. д., когда хотите сказать о характере объяснения, толкования этих фактов или событий.

Дать правильное освещение фактам. | События предстали в новом освещении. | Слишком подробное освещение происходящего. | Правдивое освещение фактов. | Существует утонченная форма лжи — одностороннее освещение предмета. | Автор не всегда даёт правильное освещение изображаемым в романе событиям.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *