Естественное и искусственное освещение на производстве.

Световой поток и сила света. ...

1. Световой поток и сила света.
2. Освещенность и яркость.
3. Естественное и искусственное освещение.

Световые характеристики источников света основаны на двух основных фотометрических стандартах: сила света и световой поток.

яркость характеризует свет, отраженный от поверхности светящегося тела или посылаемый этой поверхностью;
освещенность характеризует падающий на освещаемую поверхность свет.
В астрономии яркость характеризует как излучающую (звезды), так и отражающую (планеты) способность поверхности небесных тел и измеряется по фотометрической шкале звездных яркостей. Причем, чем ярче звезда, тем меньше величина ее фотометрической яркости. Самые яркие звезды имеют отрицательную величину звездной яркости.
Освещенность
Освещенность чаще всего измеряют в единицах СИ люксах. Один люкс равен одному люмену на квадратный метр. Те, кто предпочитают метрическим единицам имперские, используют для измерения освещенности фут-канделу. Часто ее применяют в фотографии и кино, а также в некоторых других областях. Футв названии используется потому, что одна фут-кандела обозначает освещенность одной канделой поверхности в один квадратный фут, которую измеряют на расстоянии одного фута (чуть больше 30 см).
Фотометр — это устройство, которое измеряет освещенность. Обычно свет поступает на фотодетектор, преобразуется в электрический сигнал и измеряется. Иногда встречаются фотометры, которые работают по другому принципу. Большая часть фотометров показывают информацию об освещенности в люксах, хотя иногда используются и другие единицы. Фотометры, называемые экспонометрами, помогают фотографам и операторам определить выдержку и диафрагму. Кроме этого фотометры используют для определения безопасной освещенности на рабочем месте, в растениеводстве, в музеях, и во многих других отраслях, где необходимо знать и поддерживать определенную освещенность.
Работа в темном помещении грозит ухудшением зрения, депрессией и другими физиологическими и психологическими проблемами. Именно поэтому многие правила охраны труда включают требования о минимальной безопасной освещенности рабочего места. Измерения обычно проводят фотометром, который выдает конечный результат в зависимости от площади распространения света. Это необходимо для того, чтобы обеспечить достаточную освещенность во всем помещении.
Во всех процессах, рассматривающихся нами до сих пор, изображение изменений отражательной способности поверхности и ее освещенности использовалось для восстановления информации о геометрических свойствах поверхности. При этом ничего не говорилось о собственно природе поверхности. Тем не менее отражательная способность поверхности (светлая поверхность или темная, хорошо или плохо она отражает красный цвети т. д.) содержит информацию, которая часто имеет важный биологический смысл. Так, например, только взглянув, мы можем сразу сказать, зрелый ли плод, достаточно ли крепка ветка, чтобы выдержать вес человека, свеж и мягок ли лист, похоже ли на то, что это насекомое ядовито, и многое, многое другое.
Следовательно, определение отражательной способности поверхности — важная задача и мы действительно достигли немалых успехов в ее решении. Поразительно, насколько сильно воспринимаемый цвет зависит от отражательной способности поверхности и насколько мало он зависит от спектральных характеристик света, попадающего человеку в глаз. Согласно данным Хелсона, источник света может на 93 % быть хроматическим, но когда он содержит по меньшей мере 7 % дневного света, освещаемая поверхность, если ее спектральный коэффициент отражения постоянен (т. е. отражение на всех длинах волн одинаково), остается ахроматической. Обратная сторона этой же проблемы — это насколько широк диапазон раздражителей, которые способны ввести нас в заблуждение, заставив говорить о наличии различий яркости в тех случаях, когда на самом деле их нет; этот диапазон простирается от решетки Геринга и кольца Бинасси, с одной стороны, до явления субъективных контуров — с другой.
Теория цветового зрения находится в незавершенной и интересной стадии развития. С одной стороны, в течение длительного промежутка времени мы располагаем достаточно адекватным феноменологическим описанием, предложенным Хелсоном и Джаддом. Их уравнения можно использовать для прогноза восприятия человеком цвета, который будет почти столь же точен, насколько точно человек в состоянии описать этот цвет. Эти же уравнения без всяких изменений описывают известные эксперименты Ланда с двухцветной проекцией, где изображения, при воспроизведении которых использовались только два цвета, обеспечивали нормальное цветовосприятие. Как отмечали, однако, сами Хелсон и Джадд, вероятно, с тем же успехом восприятие цвета можно было бы описать и целым рядом каких-то других уравнений; и действительно, Ричардс и Паркс предложили более простую модель, обладающую почти такой же точностью.
Проблема состоит в том, что все эти модели являются описаниями цветового зрения, но не его теориями. Исследователи не объясняют, почему их уравнения хорошо подходят для разделения эффектов освещения и эффектов, связанных с отражательной способностью поверхности. Возможно, что теории цветового зрения вообще не существует и эти описания — это все, чего мы в состоянии достичь; я, однако, надеюсь, что это не так. Единственной попыткой создать истинную теорию цветового зрения можно считать теорию ретинекса, предложенную Ландом и Макканном. Эта теория подвергалась критике в связи с тем, что она не могла объяснить ничего, выходящего за пределы поддающегося объяснению в рамках модели Хелсона — Джадда, и, вероятно, это действительно так. Эта критика, однако, проходит мимо того, что в контексте нашей книги составляет наиболее важное различие между этими двумя теориями, а именно что модель Хелсона — Джадда является феноменологическим описанием, в то время как теория ретинекса представляет собой информационную теорию, основанную на вполне определенных допущениях о свойствах реального мира. Для того чтобы прояснить эти моменты, рассмотрим обе модели более подробно.
В основе подхода Хелсона — Джадда к цветовому зрению лежит освещенная временем точка зрения, согласно которой цвет объекта определяется соотношением световых потоков, отражаемых от различных частей зрительного поля, а не их абсолютными значениями Хелсон и Джадд пытались получить некоторую формулу, позволяющую прогнозировать, какой цвет данный лист бумаги примет при определенных условиях освещения и определенном фоне Таким образом, их интересовала не столько собственно цветовая константность, сколько количественная оценка степени нарушения этой константности при изменениях освещения и фона Их подход включает два этапа. Во-первых, определение того, что следует считать ’’белым” применительно к условиям, характеризующим данную сцену, и, во-вторых, ’’вычисление” цвета, который примет этот лист бумаги, исходя из полученного на первом этапе оценки белого цвета Принцип, лежащий в основе получения оценки белого цвета, состоит в следующем 1) стандартный белый цвет при дневном свете в соответствующих координатах задается как (rw, gw); 2) измеряется «средний» цвет по всему зрительному полю (задается как (rf, gf)), 3) предполагается, что скорректированный белый цвет (rn, gn) располагается в интервале между цветами, определенными в соответствии с пп 1) и 2) Так, например, можно было бы записать следующие выражения
из которых следует, что скорректированный цвет располагается на прямой, соединяющей белый цвет при дневном свете со средним по соответствующему зрительному полю цветом.
Затем этот основной принцип был модифицирован Хелсоном и Джаддом посредством учета ряда экспериментальный наблюдений в уравнении цветового прогноза, которое в результате утратило линейный характер. Иначе говоря, эти изменения удалили скорректированный белый цвет с прямой, соединяющей белый цвет при дневном свете со средним по соответствующему зрительному полю цветом, чтобы обеспечить возможность учета ряда специфических эффектов, обнаруженных Хелсоном и Джаддом экспериментально.
В связи с этим подходом интересным является то обстоятельство, что введенные допущения обеспечивают успешный прогноз воспринимаемого цвета. Отсутствует же в нем объяснение того, почему можно вводить также допущения и почему они обеспечивают правильный прогноз восприятия цвета в таком широком диапазоне условий.3
3. Естественное и искусственное освещение
Одним из ведущих факторов, обеспечивающих нормальную жизнедеятельность организма человека, является полноценная световая, ультрафиолетовая и инфракрасная среда, создаваемая Солнцем и разнообразными искусственными источниками, отличающимися спектральной характеристикой.
Видимому излучению, свету, как одному из раздражителей внешней среды, обладающему значительным биологическим действием и сопутствующему человеку во всей его жизни, принадлежит основная роль в регуляции важнейших функций организма.
Гигиеническое значение видимого излучения, которое в естественных условиях меняется в широких пределах, речь, в конечном итоге, идет об изменениях функций зрительного анализатора, ибо изменения, происходящие в анализаторе, будут с известной полнотой отражать влияние адекватного раздражителя.
Зрительный анализатор - один из основных органов чувств. Он не только выполняет роль периферического рецепторного аппарата, но и имеет ведущее значение в объединении всех органов чувств в единую функциональную систему анализаторов. Кроме того, зрительный анализатор принадлежит важнейшая роль в регуляции биологических ритмов, а следовательно, и основных процессов жизнедеятельности организма.
Видимое излучение, являясь составной частью радиационного климата, есть адекватный раздражитель зрительного анализатора, через который поступает до 90% информации об окружающем нас мире.