Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Optikai sugárzás tartománya és hatásai Optikai sugárzás tartománya és hatásai Radiometria-fotometria; V(λ) Radiometria-fotometria; V(λ) Az emberi szem.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "Optikai sugárzás tartománya és hatásai Optikai sugárzás tartománya és hatásai Radiometria-fotometria; V(λ) Radiometria-fotometria; V(λ) Az emberi szem."— Előadás másolata:

1 Optikai sugárzás tartománya és hatásai Optikai sugárzás tartománya és hatásai Radiometria-fotometria; V(λ) Radiometria-fotometria; V(λ) Az emberi szem Az emberi szem Sugárzás és fénytechnikai mennyiségek Sugárzás és fénytechnikai mennyiségek Világítástechnikai alapfogalmak Világítástechnikai alapfogalmak  Fénytechnikai mennyiségek mérése Tematika

2 UV – C (100 nm – 280 nm) UV – C (100 nm – 280 nm) UV – B (280 nm – 315 nm) UV – B (280 nm – 315 nm) UV – A (315 nm – 380 nm) UV – A (315 nm – 380 nm) Látható (380 nm – 780 nm) Látható (380 nm – 780 nm) IR – A (780 nm – 1400 nm) IR – A (780 nm – 1400 nm) IR – B (1400 nm – 3000 nm) IR – B (1400 nm – 3000 nm) IR – C (3000 nm – 10 6 nm) IR – C (3000 nm – 10 6 nm) Optikai sugárzás (100 nm – 10 6 nm) Az optikai színkép felosztása

3 Megvilágítási szintek növelése (fényáram növelés)  látásérzetet nem eredményező sugárzási hányad is nő A sugárzási hatás mértéke függ a besugárzott felületnek az adott hatásra vonatkozó spektrális hatásfokától, az ún. hatásfüggvénytől Jellemzésük láthatósági függvényekhez hasonló hatásfüggvényekkel Hatásos sugárzott teljesítmény: Hatásos teljesítmény: A besugárzott felület sugárterhelése az összes sugárzás elnyelt hányada: Az optikai sugárzások nem vizuális hatásai

4 Hőterhelés: a sugárterhelés hővé alakuló hányada Látható sugárzás elnyelt hányada is okozhatja, nem csak infra Sugárzás nagy része bőrfelületre jut (bőrfelület nagy szórást mutat)  jó tájékoztatás Borchert és Jubitz mérési adatai alapján Az optikai sugárzások nem vizuális hatásai Emberi bőr spektrális abszorpciós görbéje

5 Baktericid (germicid) hatás ( nm; max: ~260 nm) csirák vagy baktériumok elpusztulnak Erythem hatás (200 nm..315 nm; max: 250 és 297 nm) bőrpírt okozó hatás Conjunktivitis hatás (210 nm..300 nm; max: 260 nm) emberi szem kötőhártyáján rohamosan kifejlődő kötőhártyagyulladást Ózonkeltő hatás (max: 185 nm) levegő oxigénjéből ózont hoz létre; ózon nagy oxidáló képessége  kellemetlen szagú zsírmolekulák széthasítása (háztartási szagtalanító készülékek) nagy energia  roncsoló hatású (fertőtlenítés, víz- és élelmiszer kezelés) Az UV (ultraibolya) sugárzás hatásai

6 Látható sugárzás nem vizuális hatásai Direkt pigmentképző hatás ( nm; max: ~340 nm) emberi bőr megsötétedik előzetes bőrpír nélkül (szolárium) Bilirubin hatás (380 nm..520 nm; max: 450 nm) bilirubin nevű vérfesték lebontódik (bilirubin vérfesték felhalmozódása  koraszülötteknél súlyos betegség a máj elégtelensége miatti sárgaság) A növények az emberi szemtől eltérő érzékenységgel hasznosítják a sugárzást Fotoszintézis, klorofilszintézis, fototropizmus (fény irányba való növ.)

7 IR sugárzás hatásai Technika és orvostudomány régóta használja, bár a hatásfüggvények kevésbé ismertek IR-A (közeli IR) Vérbőséget okoz, javítja az anyagcserét (infralámpák terápiás hatása) Szemlencsében és üvegtestben irreverzibilis káros hatások (kemencéknél dolgozók, IR tartományban működő lézerekkel dolgozók  SZEMÜVEG!!!) IR-C (közepes, távoli IR) Biológiai hatása még alig felderített

8 Radiometria: hullámhossz független érzékelés, tárgyalás szokásos energetikai egységekben [jelölésben „e”] Radiometria: hullámhossz független érzékelés, tárgyalás szokásos energetikai egységekben [jelölésben „e”] Fotometria: hullámhossz függő érzékelés, melyet a világosra adaptált emberi szem láthatósági függvénye ír le [jelölésben „v”] Fotometria: hullámhossz függő érzékelés, melyet a világosra adaptált emberi szem láthatósági függvénye ír le [jelölésben „v”] Egyéb értékelés: pl. klorofilszintézis hatásgörbéje Egyéb értékelés: pl. klorofilszintézis hatásgörbéje Radiometria-fotometria közötti összefüggés

9 Az emberi szem láthatósági függvénye Fotopikus látás: normális megvilágítás esetén; színlátás; max. 555 nm Szkotopikus látás: gyenge megvilágítás; csak alaklátás; max. 507 nm Mezopos látás: átmenet; először a vörös színei „tűnnek el”, leghosszabb ideig a kék színek maradnak meg.

10 Az emberi szem lencserendszerrel rendelkező hólyag- vagy sötétkamra szem Szemgolyó burka: ínhártya eres réteg retina érhártya sugártest szivárványhártya csapok pálcikák

11 A retina szerkezete Csapok: színekre érzékeny, sárgafolt területén kizárólag csapok (~7 millió) Pálcikák: kizárólag fényerősség-különbségre érzékeny (~130 millió)

12 Pálcikák és csapok A retina elektronmikroszkópos képe Pálcikák és csapok eloszlása a retinán

13 Adaptáció nagyságrend átfogás fénysűrűségben Pupilla tágulása-szűkülése (~ 0.1 s) Többféle mechanizmus: pálcikák-csapok váltása (pálcikák 1000-szer érzékenyebbek) pupillanyílás tágulása-szűkülése (max. 5x-ös) receptorok pigmentanyagának folyamatos bomlása és újratermelődése (bomlás s; termelődés min)

14 Érdekességek Az ember (1.) és a polip (2.) szeme Az ember és a halak szemének élesre állításaLábasfejűek:retina egyrétegű fénybeesés felé Gerincesek:többrétegű „fordított” (receptorokat belülről idegsejtek árnyékolják) vízzel közvetlenül érintkezés  környezetére vonatk. n rel jóval kisebb, mint a szárazföldi állatoknál szükséges mértékű fénytörő hatás  nagyobb görbülete „halszem-optika” gömbi hiba  törésmutató középen nagyobb,mint a szélen

15 síkszög = ív / sugár síkszög = ív / sugár térszög = gömbfelületen kimetszett terület / (sugár) 2 [1 szteradián = 1 m 2 / 1 m 2 ] térszög = gömbfelületen kimetszett terület / (sugár) 2 [1 szteradián = 1 m 2 / 1 m 2 ] dA elemi felülethez tartozó térszög: dA elemi felülethez tartozó térszög: Fénytechnikai mennyiségek és egységek Geometriai mennyiségek

16 Fényáram sugárzott teljesítményből származtatott mennyiség Fényáram sugárzott teljesítményből származtatott mennyiség [lumen, lm] [lumen, lm] Sugárzás- és fénytechnikai mennyiségek Fényáram

17 Fényerősség Fényerősség [kandela, cd] SI mértékegység [kandela, cd] SI mértékegység [1 cd = 1 lm/sr] [1 cd = 1 lm/sr] Sugárzás- és fénytechnikai mennyiségek Fényerősség A kandela annak az 540 THz (λ = ~555 nm) frekvenciájú monokromatikus sugárzást kibocsátó fényforrásnak adott irányban kibocsátott fényerőssége, amelynek sugárerőssége ebben az irányban 1/683 W/sr (Nemzetközi Súly- és Mértékügyi Bizottság 1979)

18 Sugárzás- és fénytechnikai mennyiségek Megvilágítás Megvilágítás felületegységre eső fényáram Megvilágítás felületegységre eső fényáram [lux, lx] [lux, lx]

19 Fénysűrűség a világító felület vizsgált irányú vetülete felületegységének fényerőssége [cd / m 2 ] Fénysűrűség a világító felület vizsgált irányú vetülete felületegységének fényerőssége [cd / m 2 ] Sugárzás- és fénytechnikai mennyiségek Fénysűrűség

20 Fényhasznosítás a fényforrás által kibocsátott fényáram és a felvett villamos teljesítmény hányadosa Fényhasznosítás a fényforrás által kibocsátott fényáram és a felvett villamos teljesítmény hányadosa [lm / W] [lm / W] Világítástechnikai alapfogalmak Fényhasznosítás

21 Élettartam Élettartam a fényforrás működőképességét jellemző időtartam [óra, h] [óra, h] Világítástechnikai alapfogalmak Élettartam

22 Színhőmérséklet a fekete test azon hőmérséklete, amelyen sugárzásának spektrális eloszlása megegyezik a vizsgált sugárzóéval (ilyenkor azonos színérzet) Színhőmérséklet a fekete test azon hőmérséklete, amelyen sugárzásának spektrális eloszlása megegyezik a vizsgált sugárzóéval (ilyenkor azonos színérzet) [kelvin, K] [kelvin, K] Világítástechnikai alapfogalmak Színhőmérséklet, korrelált színhőmérséklet Sugárforrás Színhőmérséklet [K] Egyenletesen fedett égbolt 7000 Déli napfény 5000 … 6000 Napfény napkelte után ¼ órával ½ órával 1 órával 2 órával Izzólámpák 2700 … 3000 Fénycsövek (korrelált) 3000 … 6000

23 Színvisszaadási index adott színhőmérsékletű összehasonlító sugárzás által keltett színérzettől való eltérést a spektrális telítettséget jellemző fogalom Színvisszaadási index adott színhőmérsékletű összehasonlító sugárzás által keltett színérzettől való eltérést a spektrális telítettséget jellemző fogalom [dimenzió nélküli] [dimenzió nélküli] Világítástechnikai alapfogalmak Színvisszaadási index

24 Radiometriai- és fotometriai mennyiségek rendszerezése Radiometriai mennyiség Egység Fotometriai mennyiség Egység Sugárzott teljesítmény (Φ e ) W Fényáram (Φ v ) lm Sugárerősség (I e ) W sr -1 Fényerősség (I v ) cd Besugárzott felületi teljesítmény (E e ) W m -2 Megvilágítás (E v ) lx Sugársűrűség (L e ) W m -2 sr -1 Fénysűrűség (L v ) cd m-2

25 Megvilágításmérés Fotoelektromos érzékelő  felületükre beeső megvilágítással arányos jel  fénytechnikai mérés  megvilágításmérés Megvilágításmérőkkel kapcsolatos alapvető követelmények 1.Érzékelőjük spektrális érzékenysége feleljen meg a V(λ) 2.Fotoáram és megvilágítás kapcsolata legyen lineáris (rövidzár üzemmód) 3.A ferdén beeső fényt a beesési irány szögének koszinuszával arányosan értékelje Más spektrális összetételű sugárzók esetén korrekciós szorzókat kell alkalmazni (e nélkül %-os mérési hiba is lehet) Legolcsóbb, legegyszerűbb  Se fényelem „A” fényforrással (2858 K-es izzólámpa) kalibrálva Teljes felületen korrekciós szűrők akár 5% alatti hiba Hg-lámpánál Koszinuszelőtét (pl. diffúz előtétüveg, diffúz anyagú félgömb, alkalmasan kialakított optika Fénytechnikai mennyiségek mérése („mozaik-szűrőzés”) /egyenletes megvilágítás fontos/

26 Fénytechnikai mennyiségek mérése Fényerősségmérés Fényerősség SI mértékegység  valójában megvilágításmérés Pontszerűnek tekinthető sugárzó esetén a fényerősség: Optikai rendszert nem tartalmazó fényforrás esetében r határ a sugárzó legnagyobb méretének 5-10-szerese Mérések többnyire optikai padon, ismert fényerősségű lámpával való összehasonlítással Nemzetközi Súly- és Mértékügyi Hivatal  alaplámpák OMH (Országos Mérésügyi Hivatal) /alapmérték lámpák ellenőrzése kétévente/

27 Fénytechnikai mennyiségek mérése Fényerősségmérés Optikai rendszert is magukba foglaló fényforrások (pl. fényszórólámpák)  „optikai határtávolság” /ennél a fényforrás teljes felülete világítani látszik/ Goniofotométerek:fényerősség térbeli eloszlásának mérésére (lámpa vagy érzékelők helyzetének változtatása) Spirálfotométer:olyan goniofotométer, amelyeknél az érzékelő spirális pályán járja körül a mérendő fényforrást (pl. kardánfelfüggesztésű keretek) Goniofotométer mozgó érzékelővel

28 Fényeloszlási görbék Fénycsöves lámpatest fényeloszlása A 60° feletti kisugárzási szögeknél a fényerősséget a képernyős munkahelyek világításánál szükséges káprázáskorlátozás érdekében csökkentik. Aszimmetrikus fényvető fényeloszlása Forgásszimmetrikus fényvető fényeloszlása Közvilágítási lámpatest fényeloszlása A nagyobb oszloptávolságok elérésének érdekében a legnagyobb fényerősség iránya 60° körül van.

29 Fénytechnikai mennyiségek méréseFényárammérés integráló fotométerek alkalmazása  Ulbricht-féle fotométergömb 1.Szelektív hiba, ha ρ változik a beeső sugárzás hullámhosszával 2.Abszorpciós hiba a fényforrás alkatrészei, árnyékolók és tartószerkezetek miatt  segédlámpa 3.Spektrális érzékenység eltér V(λ)-tól  korrekciós tényezők (ismert spektrális eloszlású lámpák)ρ ρ/(1-ρ) 0,84 0,99 0,9519 0,9849

30 Fénytechnikai mennyiségek mérése Fénysűrűségmérés Fénysűrűség definíció szerint végtelenül kis felület által, végtelenül kis térszögben kisugárzott fényáramot jelent  gyakorlatban véges nagyságú felület, véges térszögben kibocsátott fényét mérjük Szem a fénysűrűséget érzékeli Lencsés fénysűrűségmérő elvi vázlata α  dA β  Ω


Letölteni ppt "Optikai sugárzás tartománya és hatásai Optikai sugárzás tartománya és hatásai Radiometria-fotometria; V(λ) Radiometria-fotometria; V(λ) Az emberi szem."

Hasonló előadás


Google Hirdetések