Основные физические величины и единицы

Оптическая часть электромагнитного спектра лучистой энергии включает в себя области ультрафиолетового, видимого и инфракрасного излучения.

Ультрафиолетовым является излучение, длины волн монохроматических составляющих которого меньше длин волн видимого излучения и больше 1 нм.

По данным Международной комиссии по освещению (МКО), различают следующие области ультрафиолетового излучения: УФ-А с длинами волн 315-400 нм; УФ-В с длинами волн 280-315 нм; УФ-С с длинами волн 100-280 нм.

Видимое излучение (свет) непосредственно вызывает зрительные ощущения. Нижняя граница спектральной области видимого излучения лежит между 380 и 400 нм, верхняя — между 760 и 780 нм.

Инфракрасным называют излучение, длины волн монохроматических составляющих которого больше длин волн видимого излучения и меньше 1 мм. По данным МКО, различают следующие области инфракрасного излучения: ИК-А с длинами волн 780-1400 нм; ИК-В с длинами волн 1,4-3 мкм; ИК-С с длинами волн 3 мкм-1 мм.

Различают монохроматическое и сложное видимое излучение. Монохроматическое излучение характеризуется очень узкой областью частоты (или длин волн), которая может быть определена одним значением частоты (или длины волны). Сложное излучение характеризуется совокупностью монохроматических излучений разных частот. Пример сложного излучения — дневной свет.

Под спектром излучения понимают распределение в пространстве сложного излучения в результате его разложения на монохроматические составляющие.

Действуя на глаз, излучения, име­ющие разную длину волны, вызывают ощущение того или иного цвета. Приближенные границы цветных полос видимого излучения приводятся в табл. 13.

Таблица 13

Границы участков спектра

Сила света, исходящего от точечного источника и распространяющегося внутри телесного угла, содержащего заданное направление, вычисляется по формуле:

I=Φ/Ω, (5)

где Ф – световой поток, лм;

Ω – пространственный угол, ср.

Кандела – это сила света, излучаемого в перпендикулярном направлении 1/60000 м² поверхности черного тела.

Телесный угол определяется по формуле:

Ω= S/r², (6)

где S – площадь, которую телесный угол вырезает на поверхности сферы, описанной из его вершины;

r – радиус этой сферы.

При оценке качества световой среды решающее значение имеет яркость свечения источника света и освещаемых им поверхностей.

Яркость — световая величина, которая непосредственно воспринимается глазом; она представляет собой поверхностную плотность силы света в заданном направлении, которая определяется отношением силы света к площади проекции светящейся поверхности на плоскость, перпендикулярную тому же направлению.

Единица яркости – кандела на квадратный метр (кн/м²).

В общем случае яркость светящей поверхности различна в разных направлениях, поэтому яркость, подобно силе света, характеризуется значением и направлением.

Поверхности, обладающие одинаковой яркостью по всем направлениям, называются равнояркими излучателями. К ним относятся, например, оштукатуренные и матовоокрашенные поверхности потолка и стен, осветительные приборы в виде шара из молочного стекла и др.

Освещенность поверхности представляет собой плотность светового потока, т.е. отношение светового потока Ф, падающего на элемент поверхности, содержащей данную точку, к площади этого элемента А:

Е = Ф/А, (7)

Единица освещенности — люкс (лк); 1лк равен освещенности, создаваемой световым потоком в 1лм, равномерно распределенным на поверхности площадью 1м².

Освещенность, создаваемая точечным излучателем (рис. 10) с заданным распределением силы света, определяется по формуле:

Е_м = I cos α / d², (8)

где I – сила света;

d – расстояние от источника света до точки М, в которой определяется освещенность.

Рис. 10. Схема к определению освещенности от точечного источника света (ТИС)

Освещение в дизайне

Этапы проектирования

Естественное и искусственное освещение городов и отдельных зданий и сооружений может и должно быть только «архитектурным», т.е. выполнять одновременно экологическую, эстетическую и экономическую функции.

Прежде всего, архитектурное освещение должно быть экологически совершенным, т.е. комфортным для зрения в городском пространстве и в помещении.

Широкое понятие комфортности освещения связано главным образом с обеспечением благоприятной видимости и восприятием архитектурных форм, пространства и объектов человеком.

Обеспечение светового комфорта в общем случае достигается за счет рационально выбранных количественных и качественных характеристик освещения (как естественного, так и искусственного). Связанные с этим задачи контролируются нормами освещения.

Эстетика освещения определяется, во-первых, необходимостью гармонизации светлотных и цветовых соотношений в пределах единого пространства или ансамбля пространств, закрытых или открытых, а во-вторых, дизайном элементов осветительных систем и установок.

При решении задач, связанных с экологией и эстетикой освещения, важную, а иногда решающую роль играет экономическая целесообразность реализации проекта с учетом эксплуатационных расходов на содержание осветительных систем в будущем.

При выборе приемов и систем освещения в процессе разработки архитектурного проекта можно условно выделить два этапа.

На первом этапе решают следующие задачи:

· в соответствии с нормами выбирают необходимые уровни освещенности с учетом особенностей зрительной работы (размер объектов различения, светлота фона, контраст между объектами и фоном и т.п.);

· обеспечивают неравномерность, контрастность и направленность освещения, способствующие наилучшей видимости объектов различения и светомоделировке их формы;

· определяют спектр и динамику освещения, обеспечивающие требуемую цветопередачу и эмоциональную атмосферу;

· устраняют или ограничивают ослепленность и дискомфорт, возникающие при попадании в глаза прямых или отраженных лучей солнца, неба или источников искусственного света;

· выбирают расположение световых проемов, осветительных приборов и отделочных материалов, обеспечивающих комфортное распределение яркостей и цвета в пространстве.

Второй этап проектирования включает решение архитектурной сверхзадачи — создание архитектурного светового образа, который возникает в результате взаимодействия архитектуры и света. В интерьерах этот образ зависит от назначения помещений. Так, в зрительных залах архитектурный световой образ должен создавать впечатление праздничности и торжественности; в музеях и картинных галереях — ощущение отрешенности от внешнего мира и сосредоточенности; в производственных помещениях — иллюзию естественности световой среды.

В современной архитектуре выразительные решения достигаются искусным сочетанием естественного и искусственного света, применением новейших светотехнических и строительных материалов и конструкций, разработкой оригинальных оптических систем, новых архитектурных форм и, в конечном итоге, рождением характерных образов.