مقدمه ای بر روشنایی

مقدمه: 

ماهیت نور

طبق نظریه پلانک :چنا نچه به الکترونهای یک ماده انرژی داده شود از تراز اصلی خود به تراز بالا منتقل می شوند با توجه به اینکه این تراز جدید پایدار نیست با حذف منبع انرژی و بازگشت از تراز بالاتر انرژی ذخیره شده به صورت نور و در قالب بسته های انرژی که آن ها را فوتون می ناميم منتشر می شود .طول موج نور منتشر شده با ميزان انرژی آزاد شده متناسب است. اين تناسب با کمک يک ضريب ثابت که آن را ثابت پلانک می ناميم در قالب رابطه زير نشان داده شده است.

E = h . V

در رابطه فوق E انرژی ، V ثابت پلانک و n طول موج نور منتشره است. 

در حال حاضر دو نظريه برای انتشار نور وجود دارد:

1- نظريه انتشار ذره ای

2- نظريه انتشار نور به صورت امواج الکترومغناطيسی 

   در کاربردهای مربوط به روشنايي ، نظريه انتشار نور به صورت امواج الکترومغناطيسی ، طرفداران بيش تری دارد و ما نيز در ادامه بحث ها فرضيه الکترومغناطيسی را مبنای کار خود قرار می دهيم .   

امواج مادون قرمز ( Infra Red ) در محدوده 1000- 780 نانومتر قرار دارد.اشعه مادون قرمز توسط چشم انسان قابل رويت نيست. اشعه مادون قرمز هنگامی که به اجسام برخورد می کند ، جذب  آن ها شده و به گرما تبديل می شود. مادون قرمز عامل اصلی انتقال حرارت خورشيد به زمين است.
اشعه ماورای بنفش ( Ultra Violet )  که به اختصار UV ناميده می شود. اشعه ماورای بنفش در محدوده 380- 100 نانومتر منتشر می شود و به سه گروه تقسيم بندی می شود:

1- طيف UV-A در محدوده 380- 315 نانومتر ، عامل برنزه شدن

2- طيف UV-B در محدوده 315- 280 نانومتر، عامل قرمز شدن و التهاب پوست ، آفتاب زدگی

3- طيف UV-C در محدوده 280-100 نانومتر ، عامل از بين رفتن ساختارهای سلولی  ، مورد کاربرد در تصفيه و گندزدايي با اشعه 

 

 

 

 

منحنی حساسيت چشم انسان به رنگ های مختلف :

براساس شکل نشان داده شده ، چشم انسان بيش ترين حساسيت را به نوری با طول موج 555 نانومتر دارد.  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

چهار اصل باید برای روئیت اشیا رعایت شود 

  1. تامین حداقل روشنایی :

برای اینکه اشیا در محیط قابل روئیت باشد بایستی مقدار کافی از نور در محیط وجود داشته باشد .اشیایی که در نور روز به خوبی دیده می شوند در تاریکی به سختی قابل روئیت هستد

 

وجود کنتراست (تمایز) کافی

بین درخشندگی جسمی کهمی خواهیم آن را ببینیم و محیط اطاف باید یک حداقل اختلافی وجود داشته باشد .تا به خوبی وب ه صورت مناسب قابل روئیت باشد دربیشتر موارد این اختلاف بین رنگ و هم در میزان خشندگی وجود دارد . 

 

 

داشتن سایز و اندازه کافی

اشیا برای اینکه دیده شوند باید به اندازه کافی بزرگ باشند تا توسط چشم بتوان آنها را دید .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

زمان کافی:

برای اینکه چشم بتواند یک شئی را روئیت کند آن شئی بایدبه مدت زمان کافی در برابر دید چشم قرار بگیرد با توجه به شکل زیر زمانی که چرخ با سرعت زیاد در حال گردش است امکان تشخیص سطح چرخ وجود ندارد.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

اصطلاحات مربوط به نور

دمای رنگ

عددی است که بر حسب کلوین بیان می شود و به  صورتی بیان کننده رنگ نور خروجی است .هرچه این عدد بزرگتر باشد رنگ نور بیشتر به محدوده رنگ های سرد و سفید نزدیکتر است و هرچه این عدد کوچکتر باشد رنگ نور بیشتر به محدوده رنگ های گرم مانند رنگ نور لامپ های التهابی (رشته ای) نزدیکتر است.

به عنوان مثال وقتی گفته می شود دمای یک لامپ کم مصرف 4000 کلوین است به این معنی است که اگر جسم سیاه را به اندازه 4000 کلوین گرم کنیم از خود نوری مطابق با رنگ نور لامپ یاد شده منتشر می کند دمای رنگ یک لامپ رشته ای 2800 کلوین است . جسم سیاه می تواند یک قطع پلاتین به رنگ سیاه باشد که نوری که به آن تابیده می شود بازتابی معادل صفر داشته باشد 

اصطلاح معادل 

دمای رنگ بر حسب درجه کلوين

روشنايي روز ( Daylight )

6500- 5400

سفيد سرد ( Cool white )

4000

سفيد (  white )

3500

سفيد گرم (  Warm white )

3000

 

 

 

 

لامپ های فلورسنت با دمای مختلف 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

در صد باز تاب رنگ Color Rendering Index

lچنانچه نمود اشیا را زیر نور خورشید به عنوان مبنا مد نظر قرار دهیم این شاخص نشان میدهد که اشیا زیر نور لامپ تا چه اندازه نسبت به رنگ واقعی نمایش داده می شوند.
lCRI  در مورد لامپ ها عددی بین 100-20 است که هر چه عدد بالاتر باشد رنگ واقعی تر است
lلامپ فلورسنت % (80 -50 )
lلامپ بخار سدیم % (40 -20)
lلامپ متال هالید % (90-80)
 

نمايش گل سرخ زير نور خورشيد و زير نور لامپ بخار سديم

 

 

 

 

سيستم کد گذاری بين المللی برای دمای رنگ و درصد بازتاب نور

رقم اول در صد بازتاب رنگ و دو رقم بعدی دمای رنگ را بیان می کند .

 

 

 

 

*****#######***********@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@