Аксиома о потенциальной опасности

Понятие о вредном веществе

Вредные вещества, образующиеся в организме, называются эндогенными, образующиеся вне организма экзогенными (чуждые живому организму).

Вредные вещества характеризуются степенью токсичности и опасности. Под токсичностью вещества понимают способность наносить вред живому. Токсичность (toxicity) - это мера несовместимости вещества с жизнью Опасность вещества (hazard) - это довольно широкое понятие, характеризующее вероятность вредного воздействия вещества в реальных условиях производства и применения. Поэтому опасность веществ не может характеризоваться одной величиной для всех случаев, а имеет ряд параметров.

7. Производственное освещение. Фотометрические величины и светотехнические понятия. Характеристики работоспособности глаз. Основные светотехнические понятия и определения. Общие сведения по освещённости

Рациональное освещение рабочих мест является одним из элементов благоприятных условий труда. Неправильное и недостаточное освещение может приводить к возникновению опасных и вредных производственных факторов на производстве. Наиболее комфортные условия труда обеспечиваются только естественным солнечным светом.Для создания оптимальных условий зрительной работы расчетные характеристики системы освещения должны быть увязаны с цветовым окружением.

Так, при светлой окраске интерьера благодаря увеличению количества отраженного света уровень освещенности повышается на 20-50% (при той же мощности источников света), резкость теней уменьшается, яркостный контраст между светильниками и поверхностями, на которых они размещаются, снижается, световые потоки равномерно распределяются по помещению.

Если интерьер окрашен темные тона, то для создания хорошей освещенности необходимо использовать более мощные источники света, так как темные поверхности поглощают значительную часть светового потока. В результате создаются контрастные светотени, утомляющие глаза. Причиной утомляемости может быть также чрезмерная яркость поверхностей окружающих конструкций. Блестящие поверхности образуют световые блики, которые могут вызывать временное ослепление.

При чрезмерной яркости источников света и окружающих предметов появляются головные боли, резь в глазах, расстройство зрения. Неравномерность освещения и разная яркость окружающих предметов приводят к частой переадаптации глаз во время работы и , как следствие, к быстрому утомлению органов зрения. Поэтому хорошо освещенные поверхности, находящиеся в шиле зрения, лучше окрашивать в светлые тона, коэффициент отражения которых находился бы в пределах 30-60%.

Известно, что полное отсутствие оттенков в помещении, наличие только белого - черного так же утомляет зрение, как и множество ярких цветов. Поэтому, прежде чем проектировать цветовое оформление помещения, необходимо знать вид деятельности, который будет в нем осуществляться. После чего для каждого конкретного помещения определяется одна из цветовых гамм (А, Б, В).

Основные светотехнические понятия

Фотометрия - совокупность методов измерения энергетических характеристик электромагнитного излучения и световых величин : освещенности, силы света, светового потока, яркости и др.

Цветовая гамма А содержит возбуждающие цвета (в основном красные) и используется в тех помещениях, где необходимо взбодрить человека, восполнить дефицит эмоций, двигательной активности.

Гамма Б включает в свой состав тонизирующие цвета - оранжевый, желтый, травяные и лиственные оттенки зеленого и применяется там, где не требуется духовно воздействовать на человека, но нужно добиться максимальной его работоспособности , деловой активности.

Гамму В представляют успокаивающие цвета - синий, зелено-голубой, голубой. В эти цвета следует оформлять деловые помещения (кабинеты администрации, приемные, вестибюли).

Цветом можно также компенсировать некоторые недостатки помещения, например, избыток теплоты компенсируют синий и голубой цвета; в холодных помещениях желательно присутствие цветов теплой гаммы; белый цвет рекомендуется для помещений с избыточной влажностью; более насыщенные и контрастные цвета нужны для пыльных помещений, так как пыль «съедает» цвет, делает его мягче; в многолюдных помещениях желательна спокойная гамма цветов, способствующая снижению утомляемости. Запахи также можно нейтрализовать цветом, например, сладкие запахи приглушают зеленый, синий, голубой с белым и черным, горькие нейтрализуются теплой цветовой гаммой, очень неприятный запах «тонет» в белом, светло-голубом, светло-сером.

В зависимости от спектрального состава светового потока,излучаемого источником света, цвета окружающих поверхностей воспринимаются по-разному. В связи с этим при создании комфортного светоцветового климата в помещении наряду с правильным решением цветового окружения большое значение имеет правильный выбор источников света.

Для гигиенической оценки освещенности используются качественные и количественные светотехнические показатели, принятые в физике.

К основным количественным показателям относятся лучистый и световой потоки, сила света, видность, освещенность, коэффициент отражения и яркость; к качественным показателям - фон, видимость, контраст.

Щадимое излучение- участок спектра электромагнитных колебаний в диапазоне длин волн от 380 До 770 нм, воспринимаемый человеческим глазом .

Лучистый поток (Ф) - это мощность лучистой энергии электромагнитного поля в оптическом диапазоне волн, измеряется в ваттах (Вт).

Видимое излучение, оцениваемое по световому ощущению, которое оно производит на человеческий глаз, называется световым излучением, а мощность такого излучения - световым потоком (F). За единицу светового потока принят люмен (лм).

Видность (В) - отношение светового потока к лучистому. Максимальная видность Вмакс при длине волны 554 нм составляет 683 лм/ Вт. Видность излучения характеризует чувствительность глаза человека к различным составляющим светового спектра.

Обычно источники света излучают световой поток неодинаково в различных направлениях. Для оценки светового потока в определенном направлении используется понятие силы света (I), которая представляет собой отношение светового потока к телесному углу:

I=F/щ

где: F - световой поток, лм; щ - телесный угол, стерадиан (ср).

За единицу силы света принимается кандела (кд) которая равна 1 лм/ср. Кандела является основной светотехнической единицей, устанавливаемой по специальному эталону.

Оба приведенных показатели (световой поток и сила света) являются пространственными величинами .

Видимость предмета человеческим глазом зависит от той части светового потока, которая, отражаясь от освещаемой поверхности, падает на сетчатку глаза.

Яркость поверхности (L) в данном направлений - это отношение силы света, излучаемого поверхностью в этом же направлении, к проекции светящейся поверхности на плоскость, перпендикулярную данному направлению. За величину яркости принят нит, который имеет размерность кандела на квадратный метр (кд/м2):

L=I/Scos б

где: I - сила света, кд; a - угол между нормалью к светящейся поверхности и данным направлением.

б - угол между нормалью к светящейся поверхности в градусах;

S - площадь, м2.

Яркость поверхности зависит от силы света, угла падения светового потока на плоскость, цвета поверхности и т.д.

Установки искусственного освещения имеют такие дополнительные характеристики, как степень слепящего действия источника света, пульсация, спектр света.

Показатель освещенности (Е)характеризуется плотностью светового потока на единицу площади и выражается в люксах (лк). Освещенность в 1 лк соответствует отношению светового потока в 1 лм к площади поверхности в 1 м2:

E=F/S

Освещенность в 1 лк не позволяет выполнять большинство видов работ (для сравнения - освещенность поверхности Земли в лунную ночь составляет примерно 0,2 лк, а в солнечный день доходит до 100 000 лк).

Фон - поверхность, прилегающая Непосредственно к объекту различения, на которой он рассматривается. Фон считается светлым при коэффициенте отражения поверхности более 0,4; средним - при коэффициенте отражения поверхности 0,2-0,4; темным - менее 0,2.

Контраст объекта различения с фоном (К)характеризуется как процентное отношение абсолютной величины разности между яркостью объекта различения и фона к яркости фона. Оценивается контраст как малый - до 0,2(объект и фон мало различаются по яркости); средний -0,2-0,5 (объект и фон заметно различаются по яркости) и большой - свыше 0,5 (объект и фон резко различаются по яркости).

Коэффициент отражения характеризует способность поверхности отражать падающий на нее световой поток. Он определяется как отношение отраженного от поверхности светового потока к падающему на нее световому потоку.

Показатель ослепленности (Р) - критерий оценки слепящего действия источников света, вычисляется по формуле:

Р =1000(V1/V2 -1),

где: V1 - видимость объекта различения при экранированном источнике света; V2 - видимость при разэкранированном источнике света.

Видимость V - величина , комплексно характеризующая зрительные условия работы. Она зависит от освещенности, размера объекта, его яркости, контраста объекта с фоном и др.

Следует отметить, что на глаз действуют совместно как качественная, так и количественная характеристики света, обеспечивающие определенную степень работоспособности человека.

8. Требования к системам освещения, их классификация и особенности

1. Освещение свет зрение

Освещение - использование световой энергии солнца и искусственных источников света для обеспечения зрительного восприятия окружающего мира. [С.В. Алексеев, В.Р. Усенко "Гигиена труда". - М.: Медицина, 1988]

Свет является естественным условием жизни человека, необходимым для здоровья и высокой производительности труда, основанной на работе зрительного анализатора, самого тонкого и универсального органа чувств. Обеспечивая непосредственную связь организма с окружающим миром, свет является сигнальным раздражителем для органа зрения и организма в целом: достаточное освещение действует тонизирующее, улучшает протекание основных процессов высшей нервной деятельности, стимулирует обменные и иммунобиологические процессы, оказывает влияние на формирование суточного ритма физиологических функций человека. Основная информация об окружающем мире - около 90% - поступает через зрительное восприятие. Именно поэтому гигиенически рациональное производственное освещение имеет огромное положительное значение.

С точки зрения физики свет - это видимые глазом электромагнитные волны оптического диапазона длиной 380-760нм, воспринимаемые сетчатой оболочкой зрительного анализатора. Лучше всего глазом воспринимаются лучи с длиной волны 555 нм (желто-зеленого цвета).

Световой поток может отражаться или поглощаться поверхностью, либо пропускаться. Поэтому световые свойства поверхности характеризуются не только падающим световым потоком, но и коэффициентами отражения (q), пропускания (r) и поглощения (a), причем

q + r + a =1

Видимые лучи солнечного спектра (760--390 нм) обеспечивают функцию зрения, положительно влияют на эмоции, определяют естественный биоритм организма, влияют на интенсивность обменных процессов. Не менее важен для человека ультрафиолетовый спектр (300--290 нм), который стимулирует обмен веществ, кроветворение, процессы регенерации тканей, обладает антирахитическим (синтез витамина D) и бактерицидным действием.

Как известно, функция зрения складывается из ряда физиологических реакций глаза. Основными свойствами зрения являются:

- контрастная чувствительность (способность глаза отличать предмет от фона),

- острота зрения (степень различения мелких деталей),

- скорость различения деталей,

- устойчивость ясного видения (способность фиксировать детали предмета).

При недостаточной освещенности вышеперечисленные свойства зрения не реализуются, быстро наступает зрительное утомление, снижаются внимание, работоспособность, повышается возможность производственного травматизма.

Для осуществления функции зрения необходимы также равномерность освещения, отсутствие слепящего действия света, соответствующий спектральный состав его источника. Так, неравномерное освещение предмета и фона вызывает частую смену аккомодации глаза при переводе взгляда с одной поверхности на другую и, следовательно, его утомляемость, а как следствие -- снижение трудоспособности.

Слепящий свет (яркий солнечный свет или источник искусственного освещения) также вызывает значительные нарушения зрения -- понижение контрастной чувствительности, устойчивости видения и ослепленность. Защиту глаз от ослепленности следует обеспечивать при использовании, как естественного света, так и его искусственных источников. При архитектурно-планировочных решениях зданий предусматривают меры по солнцезащите: ориентацию по странам света, веранды, временные элементы оборудования -- шторы, экраны и др. При использовании искусственных источников света защита глаз от слепящего действия света достигается за счет применения осветительной арматуры с отражателями, высоты подвеса светильников, устранения из поля зрения полированных поверхностей.

Для характеристики источника света немаловажное значение имеет и его спектральный состав. В пределах видимой части солнечного спектра (380--760 нм) глаз обладает неодинаковой чувствительностью к волнам различной длины. В желто-зеленой части спектра максимальная чувствительность глаза при дневном освещении соответствует длине волны 555 нм. По мере удаления в сторону более длинных (красных) и более коротких (синих) волн чувствительность глаза резко падает (отсюда различия в видении предметов днем и в сумерках). Поэтому приближение искусственных источников света к спектру дневного света в пределах длины волны 555 нм является наиболее благоприятным в гигиеническом отношении.

2. Виды освещения

В жилых, общественных и производственных зданиях обычно используют два вида освещения: естественное -- освещение солнечным светом и искусственное -- освещение лампами накаливания, газоразрядными и др. В помещениях с постоянным пребыванием людей предусматривают естественное освещение, поскольку солнечный свет необходим для нормальной жизнедеятельности человека. Одно из важнейших гигиенических требований к освещенности рабочих мест производственных помещений -- обеспечение функции зрения человека, которая находится в прямой зависимости от степени освещенности рассматриваемого предмета.

Естественное освещение - биологически наиболее ценный вид освещения, к которому максимально приспособлен глаз человека. Оно обладает высокой интенсивностью светового потока и благоприятным спектральным составом, сочетающим равномерное распределение энергии в области видимого, ультрафиолетового и инфракрасного видов излучений. ЕО благоприятно влияет на психофизиологическое состояние человека. Однако во многих случаях применение только ЕО недопустимо (снижение ЕО из-за загрязнения воздуха, облачности, природных явлений). Поэтому используют сочетание ИО и ЕО. Искусственное Освещение в системе совмещенного может функционировать постоянно или включаться с наступлением сумерек.

Естественное освещение в помещении определяется коэффициентом естественной освещенности (КЕО):

e= (Eв/Eн) 100%,

где Eв освещенность внутри помещения;

Eн наружная освещенность, создаваемая рассеянным светом открытого небосвода.

Значение КЕО в помещениях устанавливается нормами СНиП I.I.479.

Нормированное значение КЕО определяется с учетом характера зрительных работ, системы освещения, географического расположения здания и рассчитывается по формуле:

eн=emc,

где m коэффициент светового климата, зависящий от географического расположения здания;

c коэффициент солнечности климата.

Угол падения

Угол падения световых лучей образован двумя линиями, исходящими из одной точки на столе к верхнему и нижнему краю окна. Величина этого угла уменьшается по мере удаления от окна. Нормальная освещенность естественным светом будет обеспечиваться, если угол падения световых лучей будет составлять менее 27 градусов. Этот показатель позволяет только ориентировочно судить об уровне естественной освещенности помещений, так как не учитывает многих факторов, влияющих на величину и продолжительность освещения. К нему необходимо прибегать, когда КЕО определить невозможно (отсутствуют графики, номограммы и соответствующие таблицы).

Угол отверстия

Угол отверстия позволяет судить о величине небесного свода, непосредственно освещающего исследуемое место. Чем больше угол, тем больше видимый участок неба и тем лучше освещение.

Угол отверстия образован также двумя линиями, исходящими из точки наблюдения к верхнему краю окна и к верхней точке противостоящего здания или дерева (затемняющего свет предмета), расположенного перед окном вне здания. Величина этого угла характеризует видимую часть небосвода, т. е. дает представление о степени затемнения помещения высокими предметами, находящимися перед окнами. Величина угла отверстия должна составлять не менее 5 градусов.

Световой коэффициент

Световой коэффициент - это отношение застекленной поверхности окон к площади пола в помещении. Он выражается дробью. В числителе ставят величину застекленной поверхности окон, а в знаменателе - величину площади пола. Числитель принимают за единицу, а в знаменателе в таком случае ставят число, показывающее, какую часть площади пола занимает застекленная поверхность окон, Норма светового коэффициента зависит от характера освещения. Для жилых помещений он должен быть не менее 8-10.

Все вышеперечисленные показатели естественного освещения в той или иной степени связаны с инсоляцией помещений.

Инсоляция - это облучение поверхностей прямыми солнечными лучами.

ИО в современных городах в связи с теснотой застроек является преобладающим, а в безоконных помещениях единственным. В настоящее время разработаны осветительные установки, которые по яркости, характеру, спектру излучаемого света приближаются к дневному, что позволяет дополнять недостаток ЕО искусственным "дневным" светом - освещение, при котором светильники располагаются в верхней зоне помещения равномерно (общее равномерное освещение) или применительно к расположению оборудования (общее локализованное освещение). дополнительное к общему, создаваемое светильником, концентрирующим световой поток непосредственно на рабочих местах; местное освещение без общего не применяется. Источники искусственного света - лампы накаливания и люминесцентные лампы. В настоящее время в производстве чаще используют люминесцентные лампы, т.к. по спектру излучения они ближе к естественному освещению. Лампы накаливания применяются при местном освещении, т.к. люминесцентные могут вызвать стробоскопический эффект, и при аварийном (для эвакуации из помещения при аварийном отключении раб. освещения), в этом случае для них применяется автономное питание электроэнергией.

Источники искусственного освещения не должны оказывать слепящее действие. Для этого следует применять соответствующую арматуру и придерживаться регламентированной высоты подвеса светильников. Осветительная арматура устраняет также образование резких теней и блескость на освещаемой поверхности.

Источники света, заключенные в арматуру, делят на три основные группы: светильники прямого, рассеянного и отраженного света.

-- Светильники прямого света около 90 % его направляют на освещаемую поверхность, создавая тем самым значительную ее освещенность. Но при этом могут образовываться резкие тени и блескость, возможно также слепящее действие источника света. Такие светильники применяются для освещения вспомогательных помещений, санузлов.

-- Светильники рассеянного света равномерно рассеивают световой поток (молочный шар). Слепящее действие их весьма незначительно, на освещаемой поверхности не образуются резкие тени, что позволяет создать вполне удовлетворительные условия освещения. В связи с этим рассеянный свет применяется для освещения жилых и общественных зданий.

-- Светильники отраженного света направляют световой поток вверх, который отражается от потолка под разными углами и рассеивается. При этом тени почти полностью устраняются. Однако такие светильники имеют существенный недостаток: чтобы обеспечить с их помощью должную освещенность, необходимо увеличить мощность источников света. КПД светильников отраженного света равен 50 %.

-- Источники искусственного освещения. К ним относятся лампы накаливания и люминесцентные лампы. В современных лампах накаливания в качестве тела сопротивления применяется вольфрам, который позволяет повысить температуру накаливания нити до 2900 К (температура Кельвина на 273,15° выше температуры Цельсия). Чем выше температура нити накала, тем большая часть излучаемой нею энергии воспринимается глазом в виде света, тем выше скорость испарения вольфрама и тем короче срок службы лампы. В связи с этим для уменьшения скорости испарения вольфрама лампы наполняют инертным газом (аргоном, криптоном, ксеноном). Средняя продолжительность службы лампы 1000 ч.

-- Лампы накаливания имеют ряд недостатков, первым среди которых является малый коэффициент полезного действия: только 7-13 % общего количества излучаемой энергии превращается в световую. Кроме того, лампы накаливания обладают такой яркостью, которая во много раз превышает допустимую для глаз (для предупреждения вредного влияния яркости нити накала приходится применять специальную арматуру). К недостаткам относят также отсутствие ультрафиолетового излучения в световом потоке, вследствие чего лампа накаливания не оказывает биологического действия, свойственного солнечному.

-- Люминесцентная лампа представляет собой стеклянную трубку, внутренняя поверхность которой покрыта веществом, способным светиться (люминофор). Внутри трубки находятся пары ртути и аргон. По краям лампы впаяны электроды (вольфрамовые спирали). После включения лампы в сеть между электродами образуется ртутная дуга с выделением ультрафиолетового излучения. Последнее, воздействуя на люминофор (цинк-бериллий), возбуждает их и заставляет светиться. Люминесцентные лампы имеют ряд преимуществ перед лампами накаливания. Подбором люминофоров можно получить от люминесцентной лампы свет различной окраски, в частности белый, очень близкий к дневному. Кроме того, люминесцентное освещение дает рассеянный свет, не имеет большой яркости и не создает резких теней. Люминесцентные лампы более экономичны, светоотдача люминесцентных ламп в несколько раз превышает светоотдачу электрических ламп накаливания и может достигать 50-70 лм на 1 Вт. Срок службы люминесцентной лампы в среднем составляет 5000 ч. Самым важным преимуществом по сравнению с лампами накаливания является то, что 25 % подаваемой энергии на люминесцентную лампу превращается в свет.

-- В зависимости от типа люминофора различают лампы дневного света (ЛД), белого (ЛБ), холодного белого (ЛХБ) и тепло-белого света (ЛТБ). Лампы ЛД применяют в помещениях, где производятся работы, требующие тонкого различения цветов и оттенков. Лампы ЛБ применяют для освещения жилых зданий и общественных помещений. В свете ламп ЛТБ преобладает розовый оттенок, поэтому их применяют для освещения зрелищных предприятий, фойе, холлов гостиниц и т. д.

-- При питании от сети переменного тока в световом излучении люминесцентных ламп происходят значительные колебания, способствующие появлению стробоскопического эффекта - множественных изображений движущихся предметов.

3. Гигиенические требования к освещению в учебных заведениях

Для окраски парт рекомендуется зеленая гамма цветов, а также цвет натуральной древесины с Q (коэф. отражения) 0,45. Для классной доски - темно зеленый или коричневый цвет с Q=0,1 - 0,2. Стекла, потолки, полы, оборудование учебных помещений должны иметь матовую поверхность во избежание образования бликов. Поверхности интерьера учебных помещений следует окрашивать в теплые тона, потолок и верхние части стен окрашивают в белый цвет. Нельзя помещать растения на подоконники. должно быть установлено 12 действующих люминесцентных светильников. Классная доска освещается двумя установленными параллельно ей светильниками (на 0,3м выше верхнего края доски и на 0,6 в сторону класса перед доской). Общая электромощность на класс в этом случае составляет 1040 Вт. должно быть установлено 7-8 действующих световых точек общей мощностью 2400 Вт. Светильники в учебном помещении располагают двумя рядами параллельно линии окон при расстоянии от внутренней и наружной стен 1,5 м, от классной доски 1,2 м, от задней стены 1,6 м; расстояние между светильниками в рядах 2,65 м. Светильники очищают не реже одного раза в месяц (запрещается привлекать учащихся к очистке осветительной арматуры).

4. Гигиенические требования к освещению жилища

Ориентация светонесущей стены здания должна обеспечить достаточную освещенность помещений прямыми солнечными лучами и одновременно исключить возможность избыточного перегревания помещений в жаркий период года. Так, в умеренном климате лучшей ориентацией окон в жилых комнатах является юго-восток или юг. Большое значение имеет также и величина окон. Чем больше их размер, тем больше проникает в помещение световых лучей. Верхний край окна следует ближе располагать к потолку, что способствует более глубокому проникновению света в помещения. Освещение зависит от величины простенков между окнами, количества оконных проемов и характера переплетов на них. Ширина простенков не должна превышать полуторную ширину оконных проемов. Глубина помещения (расстояние от стены с окнами до противоположной стены) также оказывает влияние на освещение и не должна превышать более чем в 2 раза расстояние от верхнего края окна до пола, т. е. должна быть не более 6,5 м. Степень чистоты остекления также влияет на освещенность. Так, через грязные, запыленные стекла не проходит около 50 % световых лучей. Поверхность оконного стекла должна быть ровной, так как волнистое стекло, как и грязное, задерживает световые лучи. Занавеси на окнах могут поглощать до 40 % света. Освещенность помещений зависит от окраски стен, потолка и мебели. Темные цвета больше поглощают световых лучей и тем самым снижают степень освещенности. Потолок должен быть окрашен белой краской, стены светлой.

-- Исходя из перечисленных выше особенностей зрения, можно сформулировать основные гигиенические требования к освещению рабочего места:

-- 1) величина освещенности должна обеспечивать функцию зрения,

-- 2) необходимо равномерное распределение освещенности на поверхности рабочего места, а также отсутствие резких теней между рабочим местом и фоном,

-- 3) источник света не должен оказывать слепящего действия,

-- 4) при использовании искусственного источника света спектральный состав его должен быть близок к дневному в пределах максимального видения (550--555 нм).

На предприятиях общественного питания как естественное, так и искусственное освещение должно проектироваться в соответствии с требованиями «Естественное освещение», «Искусственное освещение» и «Предприятия общественного питания». Исходя из санитарных норм и правил торговые залы, производственные и административные помещения, как правило, должны иметь естественное освещение. Без естественного освещения допускается проектировать только такие помещения, как гардеробные, туалеты, умывальные, душевые, бельевые, кладовые, помещения для нарезки хлеба, буфеты, моечные, помещения заведующих производством, раздаточные, сервизные, экспедиции, расположенные в технических помещениях, коридорах, а также в помещениях, находящихся в подвалах.

-- Ваш рабочий стол (то место, где ребенок делает уроки; ваш домашний компьютерный уголок) должен быть правильно освещен. Только тогда вы сможете работать наиболее продуктивно, и ваши глаза будут гораздо меньше уставать.

Подбирая освещение, учтите:

- Освещение должно быть комфортным для вас. Поэтому обязательно прислушивайтесь к собственным ощущениям. Что хорошо для одного человека, некомфортно для другого.

- Желательно, чтобы освещение было равномерным. При переходе взгляда от более яркого фрагмента поля зрения к менее яркому (например, от экрана монитора к листку с текстом отчета) мы всегда чувствуем дискомфорт. Поэтому постарайтесь либо исключить более яркие предметы из поля зрения (на время чтения отчета выключайте монитор компьютера), либо постарайтесь сделать различие в яркости минимальным (подстройте монитор на то время, пока будете переносить данные с листка в компьютер). Кстати, еще и поэтому ребенку нельзя смотреть "краем глаза" телевизор, если он делает уроки. Располагайте монитор компьютера так, чтобы прямо за ним не было окна.

- Наиболее целесообразно совмещение местного и общего освещения. Одно только локальное освещение не может дать необходимую равномерность. А только общее освещение, возможно, потребует от вас чрезмерного напряжения при работе с мелкими деталями.

- Если вам приходится пользоваться и дневным, и искусственным освещением, старайтесь, чтобы они не воспринималось как два совершенно особых, раздельных и даже конкурирующих между собой потока. При отсутствии перепадов вполне можно пользоваться смешанным освещением без ущерба для глаз.

- И еще один маленький совет. Не забывайте периодически - не реже двух раз в месяц - протирать ваши светильники. И, конечно же, сразу заменять нерабочие лампы.

8. Тепловое и люминесцентное оптическое излучение. Источники света.

Содержание

Введение

1. Источники излучения

1.1 Типы источников излучения. Принципы их классификации

1.2 Симметричные и несимметричные источники излучения

1.3 Источники с различным спектральным распределением энергии

1.3.1 Тепловые источники излучения

1.3.2 Газоразрядные источники

1.3.3 Источники излучения на основе явления люминесценции

1.3.4 Оптические квантовые генераторы (лазеры)

Заключение

Список литературы

Введение

Полиграфия, занимающаяся записью и размножением изобразительной информации на твердых носителях (бумаге и упаковочных материалах), тесно связана со светотехникой, поскольку практически в любой репродукционной технологии, используемой полиграфическим производством, производится запись изображения с помощью оптического излучения (света). Источники света востребованы во всех областях человеческой деятельности - в быту, на производстве, в научных исследованиях. В зависимости от той или иной области применения к источникам света предъявляются самые разные технические, эстетические и экономические требования, и подчас отдается предпочтение тому или иному параметру источника света или сумме этих параметров.

Светотехника занимается теоретическим изучением процессов получения, преобразования и регистрации оптических излучений, а также решением разнообразных задач, связанных со светом. В частности, к ним относится разработка источников излучения различных типов, оптических инструментов и приборов, предназначенных для преобразования излучений. Светотехника занимается также приемниками излучения, предназначенными для измерения характеристик излучения, либо фотографической их регистрации. Большое место в современной светотехнике занимают проблемы, связанные с синтезом, измерением и регистрацией цветов.

С древнейших времен человек видел различные источники света. Кроме упомянутого выше огня, люди встречали свет электрического разряда в газе - молнии и полярные сияния; химическую люминесценцию - полет светлячков и свечение некоторых видов микроорганизмов в южных морях. Но все это были природные, естественные источники света, а единственным искусственным источником до конца 19-го века оставался огонь в различных его проявлениях.

С конца 19-го века, во многом благодаря усилиям русских изобретателей А.Н. Лодыгина и П.Н. Яблочкова, началось бурное развитие совершенно новых - электрических - источников света. За 130 лет существования электрические источники света в развитых странах практически полностью вытеснили свет огня - свечи и керосиновые лампы теперь используются разве что в далеких деревнях, в турпоходах да для создания интимной обстановки, и только в редких случаях - для освещения.

Различают тепловые источники света, в которых свет возникает при нагревании тел до высокой температуры, и люминесцентные, в которых свет возникает в результате превращения тех или иных видов энергии непосредственно в оптическое излучение, независимо от теплового состояния излучающего тела. Искусственные источники света могут подразделяться: по роду используемой энергии на химические, электрические, радиоактивные и др., по назначению на осветительные, сигнальные и т.п. Каждый из типов, в свою очередь, может классифицироваться по различным дополнительным признакам, например по конструктивно-технологическим, эксплуатационным.

Свет - это электромагнитные волны с длиной волны 410-7-810-7 м. Электромагнитные волны излучаются при ускоренном движении заряженных частиц. Эти заряженные частицы входят в состав атомов, из которых состоит вещество. Но, не зная, как устроен атом, ничего достоверного о механизме излучения сказать нельзя. Ясно лишь, что внутри атома нет света так же, как в струне рояля нет звука. Подобно струне, начинающей звучать лишь после удара молоточка, атомы рождают свет только после их возбуждения.

1. Источники излучения

1.1 Типы источников излучения. Принципы их классификации

Источником оптического излучения называют устройство, преобразующее любой вид энергии в энергию электромагнитных излучений оптического диапазона спектра. В светотехнике за источник излучения принимают не только те тела, которые являются самосветящимися, но также и тела, отражающие или пропускающие свет. Самосветящиеся тела называются первичными источниками, источники отраженного или проходящего излучения - вторичными.

Классификация источников излучения может осуществляться по различным признакам, например:

а) по размеру источников излучения;

б) по характеру распределения силы излучения в пространстве (по форме фотометрического тела);

в) по спектральному распределению потока излучения (световому потоку);

г) по времени действия излучения;

д) по цветовой температуре.

Источники делятся на искусственные и естественные.

Искусственные источники света - технические устройства различной конструкции и различными способами преобразования энергии, основным предназначением которых является получение светового излучения (как видимого, так и с различной длиной волны, например, инфракрасного). В источниках света используется в основном электроэнергия, но так же иногда применяется химическая энергия и другие способы генерации света (триболюминесценция, радиолюминесценция, биолюминесценция).

Естественные источники света - это природные материальные объекты и явления, основным или вторичным свойством которых является способность испускать видимый свет. В отличие от естественных источников света, искусственные источники света являются продуктом производства человека или других разумных существ. К естественным или природным источникам света прежде всего относят: Солнце, Луну, планеты, кометы, полярные сияния, атмосферные электрические разряды, биолюминесценцию живых организмов, свет звезд и иных космических объектов, свечение окисляющихся органических продуктов и минералов, и проч. Естественные источники света играют первостепенную роль в существовании жизни на земле и других планетах, и оказывают значительное воздействие на окружающую среду.

Все параметры источников излучения можно разбить на две группы: технические и эксплуатационные. Технические параметры - это те, которые характеризуют сам источник света безотносительно к условиям его применения. К техническим относятся все электрические, световые и механические параметры ламп.

Основные электрические параметры источников света:

1. Номинальное напряжение - напряжение, на которое рассчитана конкретная лампа или на которое она может включаться с предназначенной для этого специальной аппаратурой. Для ламп накаливания все остальные параметры снимаются именно при номинальном напряжении. Номинальное напряжение (впрочем, как и любое другое) измеряется в вольтах (сокращенное обозначение - В, V).

2. Номинальная мощность лампы - расчетная мощность, потребляемая лампой накаливания при ее включении на номинальное напряжение. Для газоразрядных ламп номинальная мощность - это расчетная мощность, которую потребляет лампа при ее включении со специально предназначенной для этого аппаратурой. Мощность измеряется в ваттах (сокращенное обозначение - Вт, W).

3. Для газоразрядных ламп иногда оговаривается род питающего тока - переменный или постоянный, так как отдельные типы ламп могут работать только на постоянном токе (например, шаровые ксеноновые или ртутные). Если такой оговорки в документации на лампу нет, то лампы должны включаться только на переменное напряжение. При работе на постоянном токе обязательно указывается полярность включения: к какому выводу лампы должен подключаться положительный полюс сети (+), к какому - отрицательный (-). Электрод лампы, к которому подключается положительный полюс напряжения, называется анодом, отрицательный - катодом.

4. Для некоторых типов ламп (например, для эталонных или образцовых ламп накаливания) вместо номинальной мощности указывается номинальный ток (1Н), который измеряется в амперах (А) или миллиамперах (мА, тА; 1 А - 1000 мА). Из световых параметров в каталогах и справочниках чаще всего указывается номинальный световой поток Ф, то есть поток, который создает лампа при ее номинальной мощности. Единица измерения светового потока, как уже было сказано, - люмен (лм, 1т).1.1.1 Точечные и линейные источники излучения

Точечный источник света - источник, излучающий свет по всем направлениям равномерно и размерами которого по сравнению с расстоянием, на котором оценивается его действие, можно пренебречь.

Точечный источник - такая же идеализация, как "луч" - и то и другое не существует в природе

Свет точечного источника отражается от идеального рассеивателя по закону косинусов Ламберта: интенсивность отраженного света пропорциональна косинусу угла между направлением света и нормалью к поверхности

B зависимости от соотношения размеров излучателя и расстояния его до исследуемой точки фотоприемника источники излучения можно условно разделить на две группы:

а) точечные источники излучения;

б) источники конечных размеров (линейные источники излучения).

Источник излучения, у которого размеры значительно меньше расстояния до исследуемой точки, называют точечным. Зa точечный источник принимают такой, максимальный размер (l) которого не менее чем в 10 раз меньше расстояния до приемника излучения (r) (рис.1). Для таких источников излучения соблюдается закон обратных квадратов, согласно которому освещенность поверхности прямо пропорциональна силе света и обратно пропорциональна квадрату расстояния между излучателем и облучаемой поверхностью.

К группе излучателей конечных размеров относят те излучатели, у которых относительные размеры по всем направлениям больше размеров точечного излучателя. По мере удаления от исследуемой точки относительные размеры такого излучателя могут достигнуть такого значения, при котором данный излучатель можно будет принять за точечный.

1.2 Симметричные и несимметричные источники излучения

По характеру распределения силы излучения (света) точечные источники можно разделить на симметричные и несимметричные.

Такое деление обусловлено различной формой фотометрического тела. Под фотометрическим телом излучателя понимают распределение силы излучения (света) в пространстве. Симметричные источники излучения имеют одинаковые значения потока излучения или светового потока по всем направлениям, составляющим одинаковые углы с осью симметрии излучателя. Cимметричный излучатель представляет собой фотометрическое тело в виде тела вращения вокруг своей оси (рис.2). Для такого источника все значения силы излучения (света) под любым углом а к оси симметрии источника будут одинаковы.

Рис.2 Модель симметричного излучателя

Этo позволяет пространственное распределение силы света выразить в виде графических кривых . Такие кривые строят в полярной или прямоугольной системе координат для вертикального или горизонтального сечения фотометрического тела (рис.3). Прямоугольную систему координат применяют для источников с распределением потоков излучения в пределах небольшого угла, например у прожекторов.

При сечении симметричного фотометрического тела вертикальной плоскостью по оси симметрии получают так называемую "продольную кривую" распределения силы света. Так как она симметрична, то ее строят обычно в пределах от 0 до 180°.

Сечение симметричного фотометрического тела горизонтальной плоскостью, проходящей перпендикулярно оси симметрии через центр источника, позволяет получить "поперечную кривую" распределения силы света.

Несимметричные излучатели не обладают симметрией распределения сил света, относительно оси вследствие чего их фотометрическое тело отличается от тела вращения и значения силы света неодинаковы для различных продольных плоскостей. В связи с этим строят семейство продольных кривых силы излучения, соответствующих различным направлениям в пространстве. Строят графическое распределение силы света в виде семейства кривых при = const в полярной системе координат (рис.4).

1.3 Источники с различным спектральным распределением энергии

По спектральному распределению в светотехнике различают три основных вида источников излучения: тепловые, газоразрядные и лазерные. Последние основаны на явлении индуцированной (вынужденной) люминесценции.

Важнейшей характеристикой этих источников является спектральный состав излучения. Чаще всего он изображается графически в виде кривой спектрального распределения энергии. В зависимости от вещества излучателя спектры имеют различный характер. Различают спектры излучения линейчатые, полосатые и непрерывные (сплошные).

1.3.1 Тепловые источники излучения

Тепловые источники света используют свойство тел излучать при нагревании лучистую энергию. При достаточно большой температуре это излучение переходит в область видимого - тело начинает светиться. Световое излучение увеличивается с увеличением температуры тела.

Любое тело, имеющее цветовую температуру выше абсолютного нуля, излучает энергию. Если возбужденное состояние атомов и молекул этого тела вызвано нагреванием, то излучение, посылаемое этим телом в пространство, является тепловым.

Тепловое излучение возникает в результате изменения энергетических состояний электронов и ионов, входящих в состав излучающего тела, независимо от его агрегатного состояния. Однако для светотехники наибольший интерес представляют твердые тела. Излучение таких источников состоит из бесконечно большого числа монохроматических излучений, мощность которых непрерывно меняется с изменением длины волны.

Примером теплового источника может служить обыкновенная лампа накаливания, имеющая обычно излучающий элемент в виде нити или спирали из вольфрама. Помимо основных электрических (номинальное напряжение, мощность), светотехнических (световой поток, сила света) и эксплуатационных (срок службы) параметров лампы накаливания имеют еще одну важную характеристику - световую отдачу . Эта величина, выражаемая в лм/Вт, показывает сколько света (лм) излучает лампа на каждый ватт электрической энергии, подводимой к лампе. Чем выше световая отдача, тем лучше осуществляется преобразование электрической энергии в световую. Световая отдача ламп накаливания невысока и составляет 7-22 лм/Вт.

Используемые на практике в качестве источников освещения тепловые излучатели в большой степени отличаются друг от друга по спектральному составу и мощности излучения. Для характеристики тепловых источников с целью их практического применения и возможности их сравнения друг с другом используют искусственную модель теплового излучателя - абсолютно черное тело.

Абсолютно черным телом называется такое тело, которое способно полностью поглотить все падающие на него излучения. Поэтому, согласно закону Кирхгофа, такое тело испускает при данной температуре большую энергию, чем любой другой источник. Модель абсолютно черного тела можно получить, если в полом шаре из непрозрачного и зачерненного изнутри материала сделать отверстие. При этом весь свет, попадающий в полость шара, практически полностью поглощается.

Цветовая температура - при которой относительный спектральный состав его излучения тождественен составу излучения реального тела. Понятие цветовой температуры применимо только к тепловым источникам с непрерывным спектром излучения. Лишь с достаточной долей приближения можно характеризовать цветовой температурой источники смешанного излучения.

1.3.2 Газоразрядные источники

Газоразрядные источники света, приборы, в которых электрическая энергия преобразуется в оптическое излучение при прохождении электрического тока через газы и др. вещества (например, ртуть), находящиеся в парообразном состоянии.

В источниках этого типа используются излучения газов, возникающие под действием проходящего через них тока. Большое число газов и паров металлов, в которых можно получить достаточно мощный разряд, обусловило возможность создания большого числа разновидностей. Газоразрядных ламп. Газоразрядный источник света представляет собой стеклянную, керамическую или металлическую (с прозрачным выходным окном) оболочку цилиндрической, сферической или иной формы, содержащую газ, иногда некоторое количество металла или др. вещества (галоидной соли) с достаточно высокой упругостью пара. В оболочку герметично вмонтированы (впаяны) электроды, между которыми происходит разряд. Существуют газоразрядные источники света с электродами, работающими в открытой атмосфере или протоке газа, например угольная дуга.

Газоразрядный источник света применяют для общего освещения, облучения, сигнализации и др. целей. В Газоразрядные источники света для общего освещения важны высокая световая отдача, приемлемый цвет, простота и надёжность в эксплуатации. Наиболее массовыми газоразрядными источниками света для общего освещения являются люминесцентные лампы Газоразрядные источники образуют линейчатый спектр, определяемый составом инертных газов или паров металлов, в которых происходит электрический разряд. В результате этого процесса атомы или молекулы газа возбуждаются электронным ударом и затем, испуская свет, переходят в исходное состояние. Примером такого источника может служить ртутная лампа высокого давления (Рис.6). Представленное на рисунке расположение спектральных линий свойственно только ртути.

У источников с линейчатым спектром излучение происходит в пределах узкого участка спектра. Поток излучения источника с таким линейчатым спектром складывается из монохроматических потоков отдельных линий:

где - общий поток излучения источника с линейчатым спектром; , , , …. -монохроматические потоки излучения отдельных линий.

Цвет излучения и характер спектра зависят от состава газа или пара, наполняющего источник света, и условий разряда. Подбирая соответствующие газ и условия разряда, получают излучение в любой части спектра.

Газоразрядные лампы могут быть непрерывного или импульсного горения. В газоразрядных лампах непрерывного горения используют преимущественно тлеющий и дуговой разряды.

Для тлеющего разряда характерны малое давление газа или паров металла, заполняющих разрядный промежуток, и малая плотность тока на электродах лампы. Лампы тлеющего разряда имеют, как правило, форму длинных трубок. Вследствие малых плотностей тока интенсивность излучения таких источников сравнительно невелика.

Дуговой разряд происходит при больших плотностях тока. Этот вид разряда наиболее широко используется в газоразрядных лампах, поскольку с его помощью удается создать источники света большой яркости при сравнительно низких рабочих напряжениях.

Импульсные газоразрядные лампы используют для создания как редких, но мощных импульсов, так и частых, но менее мощных. Длительность вспышки импульсных ламп составляет короткий промежуток времени. В связи с этим, несмотря на большую силу света в импульсе суммарная мощность импульсов достаточно мала.

1.3.3 Источники излучения на основе явления люминесценции

Под люминесценцией понимают способность ряда веществ излучать энергию, накопленную в пределах атома при переходе электронов с более высоких энергетических уровней на более низкие. В зависимости от того, за счет какой энергии происходит возбуждение атома, различают фотолюминесценцию, хемилюминесценцию, катодолюминесценцию и т.д.

Падающий на вещество свет частично отражается, а частично поглощается. Энергия поглощаемого света в большинстве случаев вызывает лишь нагревание тел. Однако некоторые тела сами начинают светиться непосредственно под действием падающего на него излучения. Это и есть фотолюминесценция. Свет возбуждает атомы вещества. Излучаемый при фотолюминесценции свет имеет, как правило, большую длину волны, чем свет, возбуждающий свечение. Чаще всего фотолюминесценция используется в лампах дневного света.

Явление фотолюминесценции нашло широкое применение при создании источников излучения. Сущность фотолюминесценции состоит в фото возбуждении люминофора - вещества с дефектами кристаллической решетки. Оно способно светить как в процессе возбуждения, так и после - фотонами поглощенного УФ-излучения оптической части спектра.

Люминесценция и, в частности, фотолюминесценция используются в источниках света, в которых УФ-лучи при помощи люминофора преобразуются в излучение видимой зоны спектра. Чаще всего фотолюминесценция используется в лампах дневного света.

Причем основную часть лучистого потока такого источника составляют излучения именно люминофора.

При некоторых химических реакциях, идущих с выделением энергии, часть этой энергии непосредственно расходуется на излучение света. Источник света остается холодным. Это явление называется хемилюминесценцией. Летом в лесу можно ночью увидеть насекомое светлячка. На теле у него "горит" маленький зеленый "фонарик". Светящееся пятнышко на его спинке имеет почти ту же температуру, что и окружающий воздух. Свойством светиться обладают и другие живые организмы: бактерии, насекомые, многие рыбы, обитающие на большой глубине. Часто светятся в темноте кусочки гниющего дерева.

Созданные на основе этого явления люминесцентные источники (лампы) представляют собой стеклянную трубку с откачанным воздухом, внутри которой находятся небольшое количество ртути и малая доза инертного газа.

Люминесцентные лампы - второй в мире по распространенности источник света, а в Японии они занимают даже первое место, обогнав лампы накаливания. Ежегодно в мире производится более одного миллиарда люминесцентных ламп Люминесцентная лампа - это типичный разрядный источник света низкого давления, в котором разряд происходит в смеси паров ртути и инертного газа, чаще всего - аргона.

Срок службы обычных люминесцентных ламп определяется двумя факторами: спадом светового потока за счет "отравления" люминофора атомами ртути и продуктами распыления электродов и потерей эмиссионной способности электродов из-за полного расхода активирующего покрытия. Существуют лампы с защитной пленкой на люминофоре, значительно уменьшившей спад светового потока, и срок службы ламп нового поколения (Т5) определяется, в основном, уже только эмиссионной способностью электродов. Поэтому создание ламп без электродов - это реальный путь повышения срока службы люминесцентных ламп.

...