مبانی نور و روشنایی
مبانی نور و روشنایی
مبانی نور و روشنایی
فرمت: Pdf تعداد صفحات: 10
فهرست:
- امواج الکترومغناطیس و نور مرئی
- قوانین روشنایی
- بازتابش نور
- پراکندگی و انحراف
- شکست نور
- انعکاس آینه ای
- تداخل امواج
- تجزیه نور
- جذب نور
- مفاهیم کاربردی در علم روشنایی
- شار نوری منبع
- لومن
- فوت کندل
- شمع استاندارد یا کاندلا
- شدت نور
- شدت روشنایی
- درخشندگی
- قانون عکس مجذور فاصله
- تباین
نور بخش جدایی ناپذیر دنیایی است که ما در آن زندگی می کنیم، نوری برای دیدن زیبایی های طبیعت که ادامه حیات بدون آن غیر ممکن است. اما نور چیست؟ ما چگونه آن را درک و احساس می کنیم؟ ماهیت و ساختمان آن چگونه است؟ چه فرایندهایی باعث شکل گیری این پدیده می شوند؟
همه این سؤالات نقطه شروعی بودند برای این بشر کنجکاو تا در طی قرنها به بررسی و مطالعه در مورد نور و ماهیت آن بپردازد و در این مدت هم به دستاوردهای عظیمی رسیدند به طوری که ما اثر این مطالعات را در زندگی خود احساس می کنیم مانند انواع سیستم های خورشیدی لامپ ها وسایل الکترونیکی و… که همگی زندگی را برای بشر آسان نموده اند اما این تحقیقات همچنان ادامه دارد و هر روز شاهد دستاوردها و اکتشافات جدیدی در جهت راحت تر کردن زندگی انسانها هستیم.
امواج الکترومغناطیس و نور مرئی
نور شکل خاصی از انرژی است و از یک محیط به محیط دیگر عبور می کند بدون آنکه به ماده دیگری از محیط وابسته باشد. نور بخشی از طیف عظیم امواج الکترومغناطیسی است. در این میان امواج الکترومغناطیسی طول موج های بین 14-10 تا 104 متر را شامل می شوند. امواج رادیویی تقریباً طول موج های بزرگتر از یک میلیمتر را در بین امواج الکترومغناطیسی شامل می شوند و پس از آن به ترتیب ریز موجها امواج مادون قرمز نور مرئی فرابنفش اشعه های مجهول و پرتو گاما قرار دارند.
نور مرئی بخشی از یک طیف الکترومغناطیس است. از نظر فیزیولوژیک یک فرد سالم می تواند این امواج را در محدوده ۳۸۰ تا ۷۷۰ نانومتر (محدودۀ نور مرثی) به صورت طیف رنگی مشاهده کند این امواج بین طول موجهای فروسرخ و فرابنفش (نامرئی) قرار دارند. در شکل 1 طیف های مختلف امواج الکترومغناطیس آورده شده است.
شکل ۱- طیف امواج الکترومغناطیس
قوانین روشنایی
بازتابش نور
هنگامی که نور به سطح یک جسم برخورد کند، قسمتی از آن جذب و بخش دیگر آن منعکس می شود. در واقع بازتابش نور از دو جنبه بازتابش انرژی و بازتابش طیف برای ما حائز اهمیت است.
بازتابش انرژی: بخشی از انرژی تابش شده (Ei) با حفظ زاویه نسبت به خط عمود بر سطح، بازتابش (Er) می شود. نسبت انرژی تابش به انرژی بازتابش را ضریب بازتابش (ρ) می گویند که اگر آن را در ۱۰۰ ضرب کنیم به صورت درصد بیان می شود. شکل ۲- نشان دهنده مفهوم بازتابش انرژی از روی سطح است.
ρ=Ei/Er
ρ(%)=Ei×100 / Er
ρ= ضریب تابش، Ei = انرژی تابش، Er= انرژی بازتابش
شکل ۲- مفهوم بازتابش انرژی از روی سطح
Ei=Er , i=r
مواد و مصالح مختلف قسمتی از نور را جذب و قسمتی از آن را منعکس می کنند به عبارتی در واقعیت بازتابش دهنده و جذب کننده کامل نور وجود ندارد.
بازتابش طیف: عاملی که باعث تشخیص رنگ سطوح مختلف می شود. بازتابش بخشی از انرژی و طیف است. این مفهوم تحت عنوان رنگ مصالح یا مفهوم رنگ سطوح مطرح است. مثلاً در فصل پاییز به خاطر برخورد نور کامل به برگ درختان فقط طیف زرد بازتابش می گردد و به همین خاطر ما برگ ها را به رنگ زرد می بینیم بازتابش انرژی در سطوحی بیشتر است که رنگ روشن تری دارند.
هر چه ضریب بازتابش سطوح کمتر باشد (صرف نظر از رنگ سطوح) توزیع و پخش روشنایی در هر محیطی که دارای سقف باشد نامناسب تر خواهد بود؛ زیرا موجب اتلاف انرژی نورانی در آنجا می گردد.
محیط هایی که دارای سطوح براق هستند بازتابش بالایی دارند و می توانند منجر به عوارض بینایی نظیر خیرگی و خستگی چشمی شوند. ضریب بازتابش در صورتی می تواند موجب توزیع یکنواخت شود که دارای اندازه ای مشخص در یک محدوده مناسب باشد در جدول 1 ضریب بازتابش برخی مصالح آورده شده است.
جدول 1: ضریب بازتابش برخی مصالح
نوع مصالح |
ضریب بازتایش (%) ƿ |
آینه |
89-9 |
آلومینیوم پرداخت شده آندی |
95-75 |
آلومینیوم پرداخت شده |
80-70 |
روکش کروم |
65-60 |
فولاد ضدزنگ |
65-55 |
سنگ آهک |
65-35 |
سنگ مرمر سفید |
80 |
گچ خشک تازه |
80 |
گچ خشک کهنه |
65 |
سیمان پرتلند |
45-20 |
آجر |
25-10 |
کاشی سفید |
80 |
مطالعات مختلف ثابت کرده است در فضاهای مختلف نظیر ساختمان های مسکونی و کارگاه ها ضریب روشنایی مناسب برای کف 0.3 دیوار 0.5 و سقف 0.7 است.
پراکندگی و انحراف
اصول پراکندگی نور توسط رایلی در سال ۱۸۷۱ میلادی هنگام بررسی هایش درباره گازها توصیف گردید پراکندگی نور یکی از معمولترین روشهای تعیین متوسط وزن جرم مولکولی است در واقع امواج نوری هنگامی که به ذرات بزرگتر از طول موج خود مانند ذرات بخار برخورد کنند تغییر جهت می دهند. به عنوان مثال میتوان به روشنایی روز قبل از طلوع آفتاب و بعد از غروب آن اشاره کرد. همچنین هنگامی که نور به لبه اشیا برخورد می کند منحرف می شود.
شکست نور
زمانی که نور از مرز یک محیط شفاف وارد محیط شفاف دیگری می شود جهت آن تغییر می کند. ضریب شکست ماده ای که نور از آن عبور می کند را n1 و زاویه بین جهت تابش نور و خط عمود بر سطح را 1θ می نامیم همچنین ضریب شکست ماده ای که نور شکست یافته از آن عبور میکند را n2 و زاویه بین نور شکست یافته و خط عمود بر سطح را 2θ می نامیم.
میزان تغییر زاویه تابش نور در محیط دوم وابسته به ضریب شکست آن محیط است که بر اساس قانون اسنل به صورت زیر بیان شده است.
ضریب شکست خلا برابر یک است و ضریب شکست هوا نیز برابر یک در نظر گرفته می شود.
با توجه به رابطه فوق هنگامی که نور از یک محیط رقیق وارد یک محیط غلیظ می شود زاویه تابش خط عمود نزدیک و هر گاه نور از محیط غلیظ وارد محیط رقیق شود، زاویه تابش از خط عمود دور می شود. هنگامی که زاویه تابش مساوی با صفر باشد؛ یا به عبارت دیگر نور به صورت عمودی به جسم برخورد نماید به طور کامل منعکس خواهد شد شکل 3 شکست موج نوری و زوایای مختلف آن را نشان میدهد.
ادامه مطلب را با دانلود فایل پیوستی مشاهده کنید.
ورود یا ثبـــت نــــام + فعال کردن اکانت VIP
مزایای اشتراک ویژه : دسترسی به آرشیو هزاران مقالات تخصصی، درخواست مقالات فارسی و انگلیسی، مشاوره رایگان، تخفیف ویژه محصولات سایت و ...
حتما بخوانید:
دیدگاهتان را بنویسید
می خواهید در گفت و گو شرکت کنید؟خیالتان راحت باشد :)