Problematika svjetlosnog - rgn.hrrgn.hr/~zandreic/studenti/lp/lp_p3_2016.pdf · dan no ć. Željko...

Željko Andreić: Problematika svjetlosnog onečišćenja 2016, P3 1

Problematika svjetlosnog

onečišćenja

dio 3

prof. Željko Andreić

Rudarsko-geološko-naftni fakultet

Sveučilište u Zagrebu

zeljko.andreic@oblak.rgn.hr

http://rgn.hr/~zandreic/studenti/lp/lp_index.html

Željko Andreić: Problematika svjetlosnog onečišćenja 2016, P3 2

Sadržaj

1. ljudsko oko

2. osnovni pojmovi fotometrije

Željko Andreić: Problematika svjetlosnog onečišćenja 2016, P3 3

Ljudsko oko

leća

zjenica

rožnica

očni živac šarenica

šarenica mrežnica

slijepa pjega

žuta pjega

Željko Andreić: Problematika svjetlosnog onečišćenja 2016, P3 4

Ljudsko oko

čunjići

štapići

svjetlo

Željko Andreić: Problematika svjetlosnog onečišćenja 2016, P3 5

Ljudsko oko

dan

noć

Željko Andreić: Problematika svjetlosnog onečišćenja 2016, P3 6

Ljudsko oko

Željko Andreić: Problematika svjetlosnog onečišćenja 2016, P3 7

Ljudsko oko

Vidno polje:

Monokularno: 160 deg (h) x 175 deg (v)

Binokularno: 200 deg (h) x 135 deg (v)

Područje binokularnog preklapanja: 120 deg (h) x 135 deg (v)

dnevni vid (scotopic vision): iznad 0,035 cd/m2

prijelaz (mesopic vision): oko 0,035 cd/m2

noćni vid (photopic vision): ispod 0,035 cd/m2

Željko Andreić: Problematika svjetlosnog onečišćenja 2016, P3 8

Fotometrija

Fotometrija se bavi samo vidljivim svjetlom. Fotometrijske funkcije

govore nam kakav će biti osjet svjetla prosječnog ljudskog oka

(svjetlina, boja).

Vidljivo svjetlo je samo jedan mali dio EM spektra.

valna duljina (nm)

700 800 104 900 1000 600 300 400 500 10 200

n

ž

.

blisko infracrveno

crveno

zele-

no

pl.

ljubi-

často

srednje

infracrveno

daleko

infracrveno

blisko ultra-

ljubičasto

daleko ultra-

ljubičasto

ekstrenmo

ultraljubičasto

Željko Andreić: Problematika svjetlosnog onečišćenja 2016, P3 9

Količina svjetla (svjetlosni tok)

Svjetlo, kao i svaki elektromagnetski

val, širi se od izvora u okolni prostor

brzinom svjetla. Situacija je analogna

toku tekućine, pa se zato vrlo često

govori o svjetlosnom toku.

Mjera za količinu svjetla (ukupni

svjetlosni tok) koju daje neki izvor

naziva se lumen (lm).

On otprilike odgovara svjetlosnom

toku koji daje prosječna svijeća.

Željko Andreić: Problematika svjetlosnog onečišćenja 2016, P3 10

Jakost svjetla

1 cd

1 sr 1 sr 1 lm/sr

1 lm/sr

1 lm/sr

Jakost (intenzitet) svjetla (I) definira se kao svjetlosni tok koji

odlazi u nekom smjeru. Definira se kao omjer svjetlosnog toka i

prostornog kuta u koji taj tok odlazi. Mjeri se u svijećama

(candela, cd).

I (cd)

Željko Andreić: Problematika svjetlosnog onečišćenja 2016, P3 11

Svijeća ili candela

Svijeća (kandela, engl. candela):

jakost svjetlosti koju odaje 1/60

cm2 crnog tijela na temperaturi

taljenja platine (2045 K).

vrijedi: 1 cd = 1 lm/sr

Ova moderna definicija zamjenjuje

stari standard koji je zaista bio

jedna vrsta svijeće!

Željko Andreić: Problematika svjetlosnog onečišćenja 2016, P3 12

Osvijetljenost

Osvjetljenost ili iluminancija (E) je ukupna površinska gustoća

toka svjetlosti (često samo gustoća svjetlosti). Definira se kao

omjer svjetlosnog toka i površine na koju on pada. Mjeri se u

lm/m2 (lux, oznaka lx). U slučaju više izvora, osvjetljenosti se

zbrajaju.

izvor 1

lm/m2 (lx)

izvor 1

Željko Andreić: Problematika svjetlosnog onečišćenja 2016, P3 13

Sjajnost

Sjajnost (luminancija) je omjer jakosti svjetlosti i površine

plošnog izvora koji ju emitira.

Mjeri se u cd/m2.

L

1 m2

Željko Andreić: Problematika svjetlosnog onečišćenja 2016, P3 14

Međusobne veze fotometrijskih veličina

slika: Krajcar i drugi, predavanja iz

električne rasvjete, FER 2010/11

Željko Andreić: Problematika svjetlosnog onečišćenja 2016, P3 15

Fotometrijske konstante

(ovise o materijalu!):

absorpcija = Eapsorbirano/Eupadno

refleksivnost = Ereflektirano/Eupadno

propusnost = Epropušteno/Eupadno

Dimezija svih ovih koeficijenata je 1.

Fotometrijske konstante

E

E

E

E

(1-)E

Željko Andreić: Problematika svjetlosnog onečišćenja 2016, P3 16

svježi asfalt 0,04

stari asfalt 0,12

crnogorica 0,08 – 0,15

bjelogorica 0,15 – 0,18

zemlja (gola) 0,17

trava (zelena) 0,25

pijesak 0,40

beton (novi) 0,55

oceanski led 0,5 – 0,7

snijeg 0,80 – 0,90

Albedo (ukupni koeficijent refleksije)

Željko Andreić: Problematika svjetlosnog onečišćenja 2016, P3 17

Svjetlosna efikasnost

Svjetlosna efikasnost (K) definira se kao tok svjetla koji proizvodi

neki izvor po jednom watu uložene snage. Mjeri se u lm/W.

Energetska efikasnost () je omjer uložene snage i dobivene

svjetlosne snage. Mjeri se u postocima.

P1 (W)

P2 (W)

K = /P1

= P2/P1

žarulja:

K = 15 lm/W

= 2%

(lm)

Željko Andreić: Problematika svjetlosnog onečišćenja 2016, P3 18

graf: Krajcar i drugi,

predavanja iz električne

rasvjete, FER 2010/11

LED: 50-90 lm/W

(izvor DOE)

LED

Svjetlosna efikasnost 2

Željko Andreić: Problematika svjetlosnog onečišćenja 2016, P3 19

Snaga raznih izvora svjetla za isti svjetlosni tok:

Željko Andreić: Problematika svjetlosnog onečišćenja 2016, P3 20

Željko Andreić: Problematika svjetlosnog onečišćenja 2016, P3 21

Zračenje crnog tijela

c1 = 3,7418×10-16 Wm2

c2 = 0,014388 m K

σ = 5,67×10−8 W m−2 K−4

W/(m2 m)

W/m2

m

Željko Andreić: Problematika svjetlosnog onečišćenja 2016, P3 22

Zračenje crnog tijela 2

Željko Andreić: Problematika svjetlosnog onečišćenja 2016, P3 23

Efektivna temperatura - apsolutni fit na crno tijelo

Željko Andreić: Problematika svjetlosnog onečišćenja 2016, P3 24

Temperatura boje - relativni fit (oblik krivulje) na crno tijelo

rel.

units

Željko Andreić: Problematika svjetlosnog onečišćenja 2016, P3 25

Temperatura boje 2

žar 1 000 K

plamen šibice 1 700 K

plamen svijeće 1 850 K

žarulja (W nit) 2 700 - 3 300 K

ksenon-ov luk 4 100 K

fluorescentno svjetlo:

toplo bijelo 3 000 K

bijelo 3 500 K

hladno bijelo 4 000 K

dnevno svjetlo 5 000 K

sunčevo svjetlo 5 900 K

dnevno svjetlo 5 500 - 6 000 K

dnevno svjetlo, oblačno 6 500 K

plavo nebo 9 000 - 12 000 K

Željko Andreić: Problematika svjetlosnog onečišćenja 2016, P3 26

Sunce

solarna konstanta: 1 390 W/m2

perihel: 1 438 W/m2

afel: 1 345 W/m2

Sunce u zenitu, horizontalna površina, na nivou mora:

E = 1,24105 lux

Željko Andreić: Problematika svjetlosnog onečišćenja 2016, P3 27

Dnevno svjetlo

visina Sunca

90o E = 1,24105 lux

65o 1,08105

45o 7,59105

25o 3,67105

10o 1,09105

5o 4 760

0o 732

-0,8o 453 izlaz ili zalaz Sunca

-6o 3,4 kraj civilnog sumraka

-12o 0,0083 kraj nautičkog sumraka

-18o 0,00065 kraj astronomskog sumraka

Željko Andreić: Problematika svjetlosnog onečišćenja 2016, P3 28

Noćno svjetlo

visina Mjeseca u kulminaciji ca. 25o - 70o

prva četvrt E = 10 - 30 mlx

uštap 80 - 250 mlx

zadnja četvrt 10 - 30 mlx

zvjezdano nebo bez Mjeseca: 0,7 - 2 mlx

oblačna noć: 0,03 - 0,1 mlx

Venera (max.): 0,14 mlx

Željko Andreić: Problematika svjetlosnog onečišćenja 2016, P3 29

Standardni izvori svjetla

Primarni standard: crno tijelo na temeraturi taljenja platine (2045

K). Prilično složen laboratorijski uređaj, koristi se uglavnom za

kalibraciju sekundarnih standarda.

Sekundarni standard: žarulja sa wolframovom niti, kalibrirana

usporedbom sa primarnim standardom. Znatno praktičnija i lakša

za upotrebu.

Željko Andreić: Problematika svjetlosnog onečišćenja 2016, P3 30

Results 3 - middle Istria

Kanfanar Savičenta

SQM: 20,8 21,0

Mjerenje osvjetljenosti ploha - lux-metar

Željko Andreić: Problematika svjetlosnog onečišćenja 2016, P3 31

Results 3 - middle Istria

Kanfanar Savičenta

SQM: 20,8 21,0

Preporučena osvjetljenost

spomenici, fasade 1-2 lx

javne površine 20 - 50 lx

skladišta, kuće, kazališta, arhive 150 lx

lagani uredski posao, učionice 250 lx

normalni rad, rad na PCu, čitaonice,

izložbe, laboratoriji 500 lx

robne kuće, mehaničke radionice 750 lx

crtanje, finomehaničke radionice,

operacijske dvorane 1 000 lx

precizno crtanje, vrlo precizni rad 1 500 - 2 000 lx

dugotrajni rad s vrlo sitnim objektima,

mali kontrast 2 000 - 5 000 lx

posebno teški vizualni rad s vrlo sitnim

objektima malog kontrasta do 20 000 lx