Вопрос №48. Характеристика освещенности. Физические величины

Существуют два источника света — Солнце и искусственные ис­точники, созданные человеком. Основные искусственные источни­ки света, применяемые ныне, — электрические источники, прежде всего лампы накаливания и газоразрядные лампы. Источник света излучает энергию в виде электромагнитных волн, имеющих различ­ную длину волны. Человек воспринимает электромагнитные волны как свет только в диапазоне от 0,38 до 0,76 мкм.

Освещение и световая среда характеризуется следующими пара­метрами.

Световой поток — часть электромагнитной энергии, которая излучается источником в видимом диапазоне. Поскольку световой поток — это не только физическая, но и физиологическая величи­на, т. к. характеризует зрительное восприятие, для него введена спе­циальная единица измерения люмен (лм).

Сила света. Так как источник света может излучать свет по различным направлениям неравномерно, вводится понятие силы света как отношения величины светового потока, распространяю­щегося от источника света в некотором телесном угле (измеряет­ся в стерадианах), к величине этого телесного угла

Сила света измеряется в канделах (кд).

Солнце и искусственные источники света — это первичные ис­точники светового потока, т. е. источники, в которых генерируется электромагнитная энергия. Однако существуют вторичные источни­ки — поверхности объектов, от которых свет отражается.

Коэффициентом отражения называется доля светового потока, падающего на поверхность, которая отражается от нее:

Величина же светового потока, отраженного поверх­ностью предмета и распространяющегося в некотором телесном угле, отнесенная к величине этого угла и площади отража­ющей поверхности, называется яркостью объекта.

Чем больше яркость объекта, тем больший световой поток от него поступает в глаз и тем сильнее сигнал, поступающий от глаза в зрительный центр. Таким образом, казалось бы, чем больше яр­кость, тем лучше человек видит объект. Однако это не совсем так. Если поверхность (фон), на которой располагается объект, имеет близкую по величине яркость, то интенсивность засветки участков сетчатки световым потоком, поступающим от фона и объекта, оди­накова (или слабо различается), величина поступающих в мозг сиг­налов одинакова, и объект на фоне становится неразличимым.

Для лучшей видимости объекта необходимо, чтобы яркости объ­екта и фона различались.

Если объект резко выделяется на фоне (например, черная линия на белом листе), контраст считается большим, при среднем контра­сте объект и фон заметно различаются по яркости, при малом конт­расте объект слабо заметен на фоне (например, линия бледно-жел­того цвета на белом листе). При К < 0,2 контраст считается малым, при К = 0,2...0,5 контраст средний, а при К > 0,5 — большим.

Величина яркости объекта тем больше, чем больше коэффици­ентотражения и падающий на поверхность световой поток.

Для характеристики интенсивности падающего на поверхность от источника света светового потока введена специальная величина, получившая название освещенности.

Освещенность — это отношение падающего на поверхность све­тового потока к величине площади этой поверхности.

Измеряется освещенность в люксах (лк), 1 лк = 1 лм/м².

Таким образом, чем больше освещенность и контраст, тем луч­ше видно объект, а следовательно, меньше нагрузка на зрение. Сле­дует обратить внимание на то, что слишком большая яркость отри­цательно воздействует на зрение. Как правило, большая яркость связана не со слишком большой освещенностью, а с очень больши­ми коэффициентами отражения (например, зеркальным отражени­ем). При большой яркости имеет место очень интенсивная засветка сетчатки, и разлагающийся светочувствительный материал не успе­вает восстанавливаться (регенерироваться) — возникает явление ослепленности. Такое явление, например, возникает, если смотреть на раскаленную вольфрамовую нить лампы накаливания, обладаю­щей большой яркостью.

Одной из характеристик зрительной работы является фон — по­верхность, на которой происходит различение объекта. Фон харак­теризуется способностью поверхности отражать падающий на нее свет. Отражательная способность определяется коэффициентом от­ражения г. В зависимости от цвета и фактуры поверхности значения коэффициента отражения изменяются в широких пределах — 0,02...0,95. Фон считается светлым при г>0,4, средним при значе­ниях г в диапазоне 0,2...0,4 и темным при г < 0,2.

Важной характеристикой, от которой зависит требуемая осве­щенность на рабочем месте, является размер объекта различения.

Размер объекта различения — это минимальный размер наблюдаемо­го объекта (предмета), отдельной его части или дефекта, которые необходимо различать при выполнении работы. Например, при на­писании или чтении, чтобы видеть текст, необходимо различать толщину линии буквы — толщина линии и будет размером объекта различения при написании или чтении текста. Размер объекта раз­личения определяет характеристику работы и ее разряд.

Например, при размере объекта менее 0,15 мм разряд работы наивысшей точ­ности (I разряд), при размере 0,15...0,3 мм — разряд очень высокой точности (II разряд); от 0,3 до 0,5 мм — разряд высокой точности (III разряд) и т. д. При размере более 5 мм — грубая работа.

Очевидно, чем меньше размер объекта различения (выше разряд работы) и меньше контраст объекта различения с фоном, на кото­ром выполняется работа, тем больше требуется освещенность рабо­чего места, и наоборот.