Фізична характеристика світла

Одним з важливих елементів для створення сприятливих умов праці є раціональне освітлення приміщень і робочих місць. При правильному освітленні поліпшуються умови безпеки, знижується втомлюваність, підвищується працездатність. При недостатньому освітленні працюючий погано бачить оточуючі предмети погано орієнтується у виробничій обстановці. Успішне виконання робочих операцій вимагає від нього додаткових зусиль і значного зорового напруження. Неправильне і недостатнє освітлення може призвести до створення небезпечної ситуації. Для гігієнічної оцінки умов праці використовують одиниці вимірювання, що виходять з фізичних понять про природу світлового випромінювання.

Зоровим аналізатором у вигляді світла сприймаються електромагнітні коливання з довжиною хвилі від 0,38 до 0,76 мкм. Весь комплекс випромінювань видимої частини спектра сприймається оком людини як біле світло.

Основними одиницями вимірювання світла є: світловий потік (Ф),сила світла (І), освітленість (Е), яскравість (В) і коефіцієнт відбивання.

Світловий потік - це потужність променевої енергії, що оцінюється за світловим відчуттям, яке сприймається оком людини. Одиниця світлового потоку - люмен (лм)

Сила світла в даному напрямку - це просторова щільність світлового потоку (частина світлового потоку) від джерела світла в даному напрямку всередині певного тілесного кута. Одиниця сили світла - міжнародна свічка (св) - сила світла точкового джерела, що дає світловий потік в 1 лм всередині тілесного кута в 1 стерадіан.

Тілесний (просторовий) кут - конусовидна частина сфери з вершиною в її центрі, яка опирається на поверхню сфери. Одиниця телесного кута - стерадіан - кут, який вирізає на поверхні сфери площу, що дорівнює квадратові радіуса сфери.

Освітленістю називається відношення світлового потоку, який падає на поверхню, до площі з цієї поверхні: , За одиницю освітленості люкс (лк) беруть освітленість, яку створює світловий потік 1 лм при рівномірному розподілі його по площі 1 м ².

Яскравість - величина світлового потоку, який відбивається освітлюваною або такою, що світиться, поверхнею в напрямку до ока. Одиниця яскравості - ніт (нт) - яскравість поверхні, що відбиває 1 свічку з 1 м².

Коефіцієнт відбивання (К) - це відношення світлового потоку, що відбивається від поверхні, до світлового потоку, що падає на неї. Вимірюється в долях одиниці або у відсотках: . Необхідний рівень освітлення визначається ступенем точності зорових робіт. Для раціональної організації освітлення необхідно не тільки забезпечити достатню освітленість робочих місць, але й створити відповідні якісні показники освітлення - це рівномірність роз­поділу світлового потоку, контраст об'єкта з фоном, блискавість.

Розрізняють пряму блискавість, яка виникає від яскравих джерел світла і частин світильників, що попадають в поле зору працюючих, і відбиту блискавість від дзеркальної поверхні. Блискавість в полі зору викликає надмірне подразнення і знижує чутливість і працездатність ока. Така зміна нормальних зорових функцій називається осліпленням. Щоб уникнути осліплення світлом, необхідно підвішувати лампи на певній висоті, яку вибирають в залежності від потужності лампи і величини захисного кута (кута падіння світла на робоче місце) з урахуванням відбиваючих поверхонь. Для підвищення видимості доцільно збільшити контраст об'єктів, які необхідно розрізняти. Це є ефективнішим і економнішим, ніж підвищення освітленості робочої поверхні. При підвищенні контрасту слід враховувати колірність і коефіцієнти відбивання об'єктів і фону.

При гігієнічній оцінці діючих освітлювальних пристроїв виникає необхідність виміряти освітленість і визначити умови зорової роботи (величину об'єкта розпізнавання, тобто окрему частину предмета, яку потрібно розпізнати при роботі, коефіцієнт відбивання робочої поверхні).

Для вимірювання і контролю освітленості використовують люксметр. Датчиком світла в люксметрі є селеновий фотоелемент, покази якого фіксуються гальванометром в люксах. При освітленні селенового фотоелемента в колі з'єднаного з ним гальванометра виникає фотострум, що зумовлює відхилення стрілки міліамперметра, шкала якого градуйована в люксах. Селеновий фотоелемент виявився найпридатнішим для використання в люксметрах, оскільки його спектральна чутливість близька до спектральної чутливості ока. Для вимірювання яскравості використовують фотометри.