Curs 7 Noţiuni de fotometrie

Sizin üçün oyun:

Google Play'də əldə edin


Yüklə 444 b.
tarix20.12.2017
ölçüsü444 b.


Curs 7

  • Noţiuni de fotometrie


Lumina

  • Spectrul de lumină corespunde unei părţi a spectrului radiaţiei electro­magnetice, având lungimi de undă cuprinsă între 380 şi 760 nm (fig.). Spectrul radiaţiilor vizibile reprezintă un eşantion foarte redus din întregul spectru, care mai cuprinde radiaţiile , radiaţii Röntgen, radiaţii infraroşii, radiaţii ultraviolete ş.a. Radiaţiile din spectrul 380  760 nm determină o senzaţie fiziologică specifică asupra ochiului uman, numită lumină.

  • Ochiul uman prezintă senzaţii diferite pentru diferite lungimi de undă. Aceste senzaţii diferite sunt numite culoare (tabelul1). În cazul în care lumina cuprinde întreg spectrul al radiaţiilor vizibile ochiul sesizează culoare albă.







Mărimi şi unităţi fotometrice

  • Toate corpurile având o temperatură peste 0 K radiază energie. Însă numai radiaţiile care sunt observate de către ochiul uman corespund energiei luminoase. Fiecare sursă de lumină emite o anumită energie luminoasă W. Energia luminoasă nu este o mărime obiectivă, fiind energia unei radiaţii electromagnetice dar validată subiectiv de către ochiul uman.

  • Energia radiată în unitatea de timp (puterea radiată) şi validată de către ochiul uman se defineşte ca fiind fluxul luminos



Unitatea de măsură, lumenul (lm), corespunde unui flux luminos emis de o sursă monocromatică cu lungimea de undă de 555, 5 nm (f = 540,01541012 Hz) şi care consumă 1/683 W. Altfel spus, rezultă un flux de 1 lm în cazul unei transformări ideale a puterii de 1/683 W, absorbită de o sursă de lumină care emite o radiaţie monocromatică cu lungimea de undă de 555, 5 nm (galben).

  • Unitatea de măsură, lumenul (lm), corespunde unui flux luminos emis de o sursă monocromatică cu lungimea de undă de 555, 5 nm (f = 540,01541012 Hz) şi care consumă 1/683 W. Altfel spus, rezultă un flux de 1 lm în cazul unei transformări ideale a puterii de 1/683 W, absorbită de o sursă de lumină care emite o radiaţie monocromatică cu lungimea de undă de 555, 5 nm (galben).

  • Toate celelalte mărimi fotometrice se raportează la fluxul luminos.

  • Fluxul luminos defineşte caracteristicile energetice ale surselor de lumină şi este utilizat pentru determinarea randamentului şi eficienţei luminoase a surselor de lumină şi a instalaţiilor de iluminat.





Fluxul luminos  poate fi determinat din relaţia

  • Fluxul luminos  poate fi determinat din relaţia

  • Eficienţa luminoasă  a unei surse de lumină reprezintă raportul dintre fluxul luminos  emis de sursă şi puterea absorbită din reţeaua electrică P de către sursa de lumină



Intensitatea luminoasă I a unei surse de lumină (fig.), în direcţia , se defineşte ca fiind fluxul luminos  emis în direcţia , raportat la unghiul solid  în care are loc emisia (densitatea spaţială a fluxului luminos în direcţia )

  • Intensitatea luminoasă I a unei surse de lumină (fig.), în direcţia , se defineşte ca fiind fluxul luminos  emis în direcţia , raportat la unghiul solid  în care are loc emisia (densitatea spaţială a fluxului luminos în direcţia )

  • Intensitatea luminoasă determină cantitatea de lumină emisă într-o anumită direcţie, fiind dependentă în special de suprafeţele reflectante care asigură orientarea luminii (de exemplu, un reflector).



Valoarea reală a intensitătii luminoase, pentru o sursă de lumină, cu un flux total , rezultă din relaţia

  • Valoarea reală a intensitătii luminoase, pentru o sursă de lumină, cu un flux total , rezultă din relaţia

  • în care I0 este valoarea indicată de constructorul sursei de lumină.



Luminanţa L este o măsură a senzaţiei de strălucire a unei suprafeţe care emite sau reflectă lumină, asupra ochiului uman, determinând fenomenul de orbire. Luminanţa L este mărimea fotometrică de bază, care este receptată de ochiul uman, fiind definită ca raportul dintre intensitatea luminoasă şi suprafaţa emiţătoare (fig.)

  • Luminanţa L este o măsură a senzaţiei de strălucire a unei suprafeţe care emite sau reflectă lumină, asupra ochiului uman, determinând fenomenul de orbire. Luminanţa L este mărimea fotometrică de bază, care este receptată de ochiul uman, fiind definită ca raportul dintre intensitatea luminoasă şi suprafaţa emiţătoare (fig.)

  • în care  este unghiul de observare şi determină aria suprafeţei vizibile a suprafeţei luminoase

  • Unitatea de măsură este candela/m2 [cd/m2].



Legile fotometrice

  • Legile fotometrice prezintă relaţia dintre nivelul de iluminare E într-un punct al suprafeţei de lucru (nivel de iluminare punctual) şi intensitatea luminoasă I a unei surse de lumină, distanţa r faţă de sursa de lumină şi unghiul de incidenţă  a razei luminoase.



Legea pătratelor distanţelor

  • arată că nivelul de iluminare pe o suprafaţă este invers proporţional cu pătratul distanţei dintre sursa de lumină şi suprafaţă iluminată



Legea cosinusurilor

  • Arată că nivelul de iluminare pe o suprafaţă este direct proporţional cu cosinusul unghiului de incidenţă

  • Nivelul de iluminare maxim rezultă în cazul incidenţei perpendiculare a razei luminoase pe suprafaţa iluminată.





Legea lui Lambert

  • se referă la suprafeţele luminoase difuze şi uniform radiante, prezentând astfel valori ale luminanţei egale în toate direcţiile

  • În cazul surselor care respectă legea lui Lambert



Metoda punct cu punct pentru surse punctiforme

  • Pentru o sursă punctiformă S (fig.), nivelul de iluminare EP într-un punct P pe suprafaţa orizontală H poate fi determinat din relaţia



Metoda punct cu punct pentru surse liniare

  • Utilizarea lămpilor fluorescente tubulare permite realizarea, în luminatul exterior şi în cel interior, a unor surse linare.



Calulul surselor plane prin metoda punct cu punct

  • Pentru iluminatul locurilor de muncă sau a altor spaţii pot fi utilizate tavanul luminos sau panourile luminoase.

  • Pentru a determina nivelul de iluminare într-un punct P (fig.), care corespunde proiecţiei unui colţ al sursei dreptunghiulare (cele mai întâlnite forme de asemenea surse luminoase), se calculează nivelul de iluminare dEP, determinat de un element de suprafaţă dA şi apoi se integrează pe toată suprafaţa sursei de lumină.

  • Pentru sursele luminoase dreptunghiulare, în mod obişnuit, se poate utiliza legea lui Lambert (luminanţa în toate direcţiile este constantă L = constant) şi se poate scrie





Curs 8



Tipuri de surse

  • Orice sistem aflat in stare de plasma reprezinta o sursa de lumina

  • O alta metoda de obtinere a surselor de lumina consta in marimea energiei caracteristice a unui corp peste o anumita limita, incepand de la care electronii pot sa efectueze tranzitii liber-liber, legat-liber si legat-legat.

  • Surse de lumina pot fi considerate unele corpuri care pot reflecta o mare parte din lumina primita de la sursele de lumina reale



Soarele

  • Poate fi aproximat din punct de vedere optic cu un radiator negru, la temperatura de 6000Kin centrul sau si aproximativ 5000K la limita fotosferei

  • Atmosfera pamanturlui este un mediu relativ opac, destul de neomogen si cu un indice de refractie foarte variabil

  • in conditii normale de presiune si temperatura densitatea aerului este ρ=0.0012928 g/cm2 iar numarul de molecule dintr-un metru cub este 2.688*1025



Distributia spectrala a puterii radiante solare la nivelul marii



Lampile cu incandescenta

  • Sursele cel mai des intalnite la aparatura optica sunt becurile

  • Avantaje:

  • Cost relativ scazut

  • Simplitatea functionarii

  • Varietatii dimensionale foarte mari

  • Alcatuire

  • Filament de wolfram(rezistor)

  • Balon de sticla sau de cuart

  • Capetele sunt scoase afara folosind treceri metal-sticla



Caracteristicile becurilor

  • Radiatia becurilor electrice poate fi estimata pe baza faptului ca, peste intreaga regiune vizibila a spectrului de radiatie, un filament de wolfram poate fi aproximat printr-un corp cenusiu cu emisivitatea de 40-50%

  • Radianta totala

  • Radianta spectrala



Efectele datorate variatiei tensiunii

  • Utilizarea becului electric la o tensiune mai mare decat cea normala duce la cresterea rapida a intensitatii luminoase insa timpul de viata al becului scade mult

  • Efectele variatiei tensiunii pot fi determinate cu ajutorul formulelor, dar si din tabele



Variatia diferitelor marimi caracteristice

  • Marimile notate cu indice zero corespund valorilor nominale



Lampi incandescente cu halogen

  • Lampi incandescente cu halogen

  • Se folosesc in pozitie orizontala

  • Au forma tubulara

  • Deoarece temperatura la care ajunge sticla este mult mai mare se foloseste cuartul pentru fabricarea balonului



Plasma luminescenta

  • Obtinerea plasmei luminescente se face prin:

  • Metoda rezistiva

  • Metoda capacitiva

  • Metoda inductiva



Schema pentru obtinerea plasmei



Alte tipuri de plasme

  • Plasma de arc- daca sursa de descarcare permite curenti de cativa amperi atunci catodul se incalzeste la rosu , iar descarcarea devine descarcare in arc

  • Plasma de scanteie-daca distanta dintre electrozi, presiunea gazului si sursa de alimentare se aleg convenabil atunci in spatiul catod anod apare plasma de scanteie



Lampi cu descarcare de arc de zirconiu



Flashul electric (plasma de scanteie)

  • Furnizeaza luminescente de pana la 400000 cd/mm2 comparativ cu soarele care ofera 1500 cd/mm2

  • Faze mai importante:

  • Formarea canalului de descarcare electrica

  • Cresterea rapida a temperaturii plasmei si a curentului de descarcare electrica –apox 10-7 s, temperatura putand ajunge la 50000K

  • Descarcarea completa a condensatorului

  • Emiterea radiatiei de postluminescenta



Lampile fluorescente

  • Se bazeaza pe actiunea radiatiei plasmei unei descarcari electrice asupra luminoforului cu care este acoperit tubul de descarcare

  • O lampa fluorescenta obisnuita se obtine printr-o descarcare electrica de joasa presiune si la curenti mici de descarcare intr-o atmosfera de vapori de mercur si pri folosirea primei linii de rezonanta a mercurului-253,7 nm

  • Stratul de fosfor cu care este acoperit tubul de descarcare converteste radiatia ultravioleta, data de plasma descarcarii, in radiatie din domeniul vizibil



Led

  • light-emitting diode - insemna dioda emitatoare de lumina

  • Culoarea luminii emise depinde de compozitia si de starea materialului semiconductor folosit, si poate fi in spectrul infrarosu, vizibil sau ultraviolet. Pe langa iluminare, LED-urile sunt folosite din ce în ce mai des într-o serie mare de dispozitive electronice.



Avantajele becurilor LED

  • durata de viata foarte mare - pana la 50.000 ore

  • rezistente

  • eficienta superioara

  • consum redus de energie

  • lumina rece



Dezavantajele becurilor LED

  • pretul 

  • lumina directionala - becurile LED produc lumina directionala. Datorita faptului ca lumina nu este imprastiata pe 360 grade, la inceputurile lor, erau dificil de utilizat pentru sistemele de iluminat. Problemele au fost insa eliminate insa prin folosirea unor becuri cu mai multe diode LED si un sistem de lentile care imprastie lumina aidoma becurilor incadescente.




Dostları ilə paylaş:
Orklarla döyüş:

Google Play'də əldə edin


Verilənlər bazası müəlliflik hüququ ilə müdafiə olunur ©muhaz.org 2017
rəhbərliyinə müraciət

    Ana səhifə