ÁNH SÁNG và tự NHIÊN

Chương mở đầu:

ÁNH SÁNG VÀ TỰ NHIÊN.

§1. ÁNH SÁNG LÀ GÌ?

*Ánh sáng là sóng điện từ

- Là các nguồn bức xạ điện từ trong tự nhiên , nhân tạo.Các BXĐT có bước sóng α

rất rộng mà ánh sáng chỉ là một phần trong đó.tốc độ truyền của ánh sáng :-

-.Tốc độ truyền của ánh sáng :

C=γ. α Trong đó γ là tần số ánh sáng.

-Ngoài tính chất hạt tính chất điện t ừ được thể hiện bằng 2 vectơ cường độ từ

trường E và B lan truyền và suy giảm dần trong không gian theo luật hình sin

-Ánh sáng tự nhiên là tập hợp của vô số ánh sáng đơn sắc.

Chiếu sáng.

Page 1

Hồng ngoại

Đỏ

M tím

Quang phổ :Tím , xanh da trời , xanh lam,vàng cam, đỏ.

Theo tiêu chuẩn quốc tế (CIE) đưa ra tiêu chuẩn phối màu:

555nm là bước sóng có khả năng gây cảm giác thị giác tốt nhất

§2 CƠ CẤU CỦA MẮT.

Chiếu sáng.

Page 2

380 439 498 508 592

631 780

nm 555

Tử

ngoại

Xanh Xanh

lục

Vàng Cam Đỏ Hồng

ngoại

412 470 51.5 577 600 673

• Cấu tạo của mắt :

Thủy tinh thể

vùng ngoài A

Vùng giữa B

Võng mạc Nhãn cầu

-Nhãn cầu thực chất là một thấu kính mềm có khả năng điều tiết tiêu cự của nó

để hướng độ sáng của nó vào võng mạc

-Võng mạc là nơi tập trung các thần kinh thị giác .Có 2 loại chính :

+Vùng tập trung cỡ 7 triệu noron thần kinh hình nón dùng đẻ cảm thụ mức

chiêu sáng cao ,có chức năng thị giác ánh sáng vào ban ngày và màu của sự

vật .

+Vùng ngoài (xung quanh) tập trung 120 triệu noron thần kinh hình que dùng

để tri giác ánh sáng ở mức thấp chỉ nhận thức được mức độ trắng sáng hay tối

của mắt.

§3.TÍNH NĂNG NHÌN RÕ CỦA MẮT

-Do các tế bào hình nón tập trung ở giữa võng mạc nên mắt và tri giác được rõ

nét hình ảnh các tia sáng tập trung vào giữa võng mạc .Nói cách khác khi chúng

ta nhìn 1 sự vật chúng ta không tri giác màu sắc của sự vật lân cận .

-Năng lực nhìn , các thí nghiệm cho thấy mắt co khả năng quan sát phân biệt

được hai điểm quan sát sai lêch nhau 0,017 độ(góc α).

-Tính năng nhìn của mắt được đánh giá bởi hàm Vphụ thuộc bước sóng ánh

sáng V(α) nói lên khả năng quan sát của người.

Chiếu sáng.

Page 3

V=1 tức nhin rõ 100%.

V=0 không nhìn thấy gì .

→Tính năng nhìn của mắt rất phụ thuộc vao bước sóng → khái niệm

đường cong hiệu quả V(α) phân biệt giữa ngày và đêm.

Ban đêm

Ban ngày

α(nm)

Chương 1:

CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐẶC TRƯNG CHO ÁNH SÁNG

Các đại lượng ánh sáng :Quang thông Ф

Độ rọi E

Cường độ I

Độ chói L

Định luật Dalambert cho mối quan hệ giữa Lv

§1 . QUANG THÔNG .

*Mọi bức xạ điện từ nói chung gây ra các hiệu ứng khác nhau :hóa , nhiệt , điện

từ …với dải tần rất rộng .Nếu gọi W(λ)là phổ tần năng lượng của ánh sáng thì

tồng năng lượng của nguồn bức xạ

Chiếu sáng.

Page 4

W=

0

w(

∞

∫ α)dα

Tuy nhiên trong đó chỉ một phần

W=

780

380

w( ∫ α)dα là năng lượng tạo ra ánh sáng.Nhưng xét đến tính năng của

mắt ,xétđến năng lượng gây ra hiệu ứng nhìn thấy cho mắt người ta đinh nghĩa

Ф=

780

380

w( ∫ α).V(α).dα –Quang thông nguồn bức xạ → là phần năng lượng

thực sự gây hiệu ứng nhìn thấy cho mắt.

[Ф]-lin(lumen).

Định nghĩa quang thông:

Quang thông của nguồn sáng là tổng thông năng lượng gây hiệu quả ánh

sáng với mắt người nó biểu diễn phần năng lượng của nguồn tạo ra ánh sáng

nhìn thấy

*Hiệu suất phát quang :

Định nghĩa: Nếu 1 nguồn sáng tiêu thụ công suất là P(w) và quang thông có

thông lượng là Ф thì tỉ số :

η =

∅

ρ

[ lm\w]

được gọi là hiệu suất phát quang của nguồn.

→là chỉ số quan trọng nói lên tính kinh tế của nguồn .

VD: Đèn sợi đốt 220v/100w →Ф= 1390lm

220v/40w → Ф=430lm

Chiếu sáng.

Page 5

⇒ ηđèn sợi đốt =(1520)lm/w

ηhuỳnhquang=(60:80) lm/w.

§2. CƯỜNG ĐỘ ÁNH SÁNG.

* Góc khối.

-Nếu từ tâm O của quả cầu bán kính R chúng ta nhìn thấy diện tích S trên mặt

cầu thì người ta định nghĩa :

Ω= 2

S

R

-Góc khối steradian.

Biết Scầu=4п . R2⇒ Ωđầy=4п(steradian).

→Nhận xét :-Nếu chúng ta nhìn sự vật dưới cùng một góc khối Ω khoảng cách

tăng lên k lần diện tích tăng lên k2

lần.

*Cường độ ánh sáng I: đặc trưng cho mức độ ánh sáng ánh sáng theo các phương

khác nhau.

-Nói chung ánh sáng không phải phát đi như nhau theo các phương khác nhau vì

vậy để đặc trưng cho thông lượng ánh sáng theo một phương nào đó

-Xét nguồn sáng ∆S góc khối ∆Ω:

ΔФ ΔS

Cường độ sáng phát về điểm A:

Chiếu sáng.

Page 6

I=

0

lim

∆Ω→

∆∅

∆Ω =

d

d

∅

Ω

.→thực chất I chính là quang thông phát đi theo 1 phương .

[I]=cd

-Định nghĩa candela:là cường độ ánh sáng theo một phương của nguồn bức xạ

,ánh sáng đơn sắc có bước sóng α=555nm và cường độ năng lượng theo phương

này bằng 1/683(W/Sr);

VD:Nếu I=0.8cd(theo mọi phương

Đèn sợi đốt 40W/220V I=100cd

Đèn sợi đốt 300W/220V I=100cd đến 150 cd khi lắp trong bộ đèn .

Đèn dẳng hướng , Biết quang thông Ф:

I= d

d

∅

Ω

.→ dФ=IdΩ→Ф=I

4

0

π

∫ dΩ=4пI.→I= 4π

∅

.

+Thực tế thường gặp đèn đặt trong quả cầu mà có hệ số thấu quang 0.7) 1> ح đến

o.9) ta có :

I=τ.Ф\4п;

+Đèn đặt trong bộ đèn (chao đèn )

Ta định nghĩa đường cong trắc quan là đường cong cho quan hệ I(γ ) –γ góc dư vĩ.

→cho phân bố I trong tọa độ cực .

→Đường trắc quang là thông số đầu tiên và quan trọng nhất trong một bộ đèn

→cho biết phân bố quang thông của một bộ đèn trong không gian .

-Tính Ф:

Mọi đường cong trắc quang đều cho với một nguồn sáng tiêu chuẩn 1000lm đặt

trong bộ đèn . ⇒ quang thông của bộ đèn : Ф=

4

0

π

∫ I dΩ.

Chiếu sáng.

Page 7

§3. ĐỘ RỌI .

1 -Độ rọi trung bình :

-Xét mọt nguồn sáng phát thông lượng ánh sáng Ф xuống diện tích S

Ф nguồn sáng

-Định nghĩa độ rọi E trên mặt phẳng S

E= S

∅

(lm/ 2

m )

-Ý nghĩa :đặc trưng cho mức độ được chiếu sáng của sự vật .Vì vậy nó là đại

lượng rất quan trọng đánh giá chỉ tiêu chiếu sáng của một không gian .Vì vậy trong

thiết kế chiếu sáng nội thất đây là chỉ tiêu tiêu chuẩn đầu tiên được quan tâm .

-Độ rọi cho các không gian tiêu chuẩn khác nhau được tra trong các bảng

TCVN,CIE.

VD:phòng học 300 ÷ 500 lux.

Phòng triển lãm 600 ÷ 1000 lux.

2 –Độ rọi trên một điểm. n

t

dS

-Xét nguồn sáng đặt tại O A

α=(I

r

, n

r

);

Chiếu sáng.

Page 8

S