Název: Měření osvětlení luxmetrem, porovnání s hygienickými normami

Transkript

1 Název: Měření osvětlení luxmetrem, porovnání s hygienickými normami Autor: Mgr. Petr Majer Název školy: Gymnázium Jana Nerudy, škola hl. města Prahy Předmět (mezipředmětové vztahy) : Fyzika (Člověk a svět práce) Tematický celek: Optika Ročník: 4. (2. ročník vyššího gymnázia) Popis - stručná anotace: Žák změří závislost intenzity osvětlení na vzdálenosti od světelného zdroje. Tento výukový materiál byl vytvořen v rámci projektu Přírodní vědy prakticky a v souvislostech inovace výuky přírodovědných předmětů na Gymnáziu Jana Nerudy (číslo projektu CZ.2.17/3.1.00/36047) financovaného z Operačního programu Praha - Adaptabilita.

2 Výukové materiály Úkol Změřit závislost intenzity zdroje světla na vzdálenosti od světelného zdroje. Pomůcky Datalogger, luxmetr, délkové měřidlo, světelný zdroj. Teorie Veličiny, které popisují vlastnosti zdrojů světla, se označují jako veličiny fotometrické. Mezi základní fotometrické veličiny patří následující veličiny. Svítivost se označuje písmenem I a její jednotka je kandela (cd) a je to jedna ze základních jednotek SI. Svítivost jedné kandely přibližně odpovídá svítivosti jedné svíčky. Světelný tok se označuje Φ a a jednotkou je lumen (lm). Označuje světelnou energii, kterou zdroj vyzáří za 1 sekundu, jedná se tedy o formu výkonu. Jeden lumen je definovaný jako světelný tok vyzářený zdrojem o svítivosti 1 kandela do prostorového úhlu 1 steradián. Intenzita osvětlení se označuje písmenem E, její jednotkou je lux (lx) a je definována vztahem E= ϕ S, kde Φ je část světelného toku dopadající na plochu o obsahu S. Z tohoto vztahu plyne jednotka intenzity osvětlení lm m 2, což se udává jako lux. Intenzitu osvětlení lze také jednoduše měřit pomocí luxmetru. Hodnoty intenzity osvětlení jsou pro jednotlivé prostory uvedeny v normách a je nutné je dodržovat. Níže je tabulka normou předepsaných hodnot intenzity osvětlení pro různé prostory. Prostor, úkol, činnost Intenzita osvětlení [lx] Školní schodiště 150 Archivy 200 Školní jídelna 200 Učebny, práce na PC 300 Prodejní prostory 300 Herny v mateřských školách 300 Školní laboratoře 500 Tabule ve školách 500

3 Prostor u pokladny 500 Kuchyně 500 Demonstrační stůl v přednáškových sálech 750 Postup práce Tab. vybraných hodnot intenzity osvětlení, uvedené v normě ČSN EN Ke světelnému zdroji umístíme délkové měřidlo a do vzdálenosti 30 cm od zdroje luxmetr. 2. Pomocí luxmetru zmeříme intenzitu osvětlení. Luxmetr posuneme do větší vzdálenosti od zdroje a měření opakujeme. Vzdálenost zvětšujte po 10 cm až do vzdálenosti 120 cm. 3. Měření opakujte pro jiné směry od světelného zdroje. 4. Výsledky zpracujte také graficky. 5. Proměřte intenzitu na různých místech ve třídě/škole a porovnejte naměřené hodnoty s hodnotami, které předepisuje norma. Výsledky Světelný zdroj: žárovka Vzdálenost l [cm] Intenzita osvětlení E [lx] Další aplikace, možnosti, rozšíření, zajímavosti Práci je možné rozšířit o měření na různých světelných zdrojích a následnému porovnání těchto zdrojů ( žárovka, úsporná žárovka, svíčka, bodovka, LED, atd.) Literatura D. Halliday, R. Resnick, J. Walker Fyzika, Vysoké učení technické v Brně Nakladatelství PROMETHEUS Praha, 2000

4 Pracovní list žáka Měření osvětlení luxmetrem, porovnání s hygienickými normami Laboratorní práce č.: Třída, školní rok: Vypracoval: Spolupracovali: Úkol Změřit závislost intenzity zdroje světla na vzdálenosti od světelného zdroje. Pomůcky Datalogger, luxmetr, délkové měřidlo, světelný zdroj. Teorie Veličiny, které popisují vlastnosti zdrojů světla, se označují jako veličiny fotometrické. Mezi základní fotometrické veličiny patří následující veličiny. Svítivost se označuje písmenem I a její jednotka je kandela (cd) a je to jedna ze základních jednotek SI. Svítivost jedné kandely přibližně odpovídá svítivosti jedné svíčky. Světelný tok se označuje Φ a a jednotkou je lumen (lm). Označuje světelnou energii, kterou zdroj vyzáří za 1 sekundu, jedná se tedy o formu výkonu. Jeden lumen je definovaný jako světelný tok vyzářený zdrojem o svítivosti 1 kandela do prostorového úhlu 1 steradián. Intenzita osvětlení se označuje písmenem E, její jednotkou je lux (lx) a je definována vztahem E= ϕ S, kde Φ je část světelného toku dopadající na plochu o obsahu S. Z tohoto vztahu plyne jednotka intenzity osvětlení lm m 2, což se udává jako lux. Intenzitu osvětlení lze také jednoduše měřit pomocí luxmetru. Hodnoty intenzity osvětlení jsou pro jednotlivé prostory uvedeny v normách a je nutné je dodržovat. Níže je tabulka normou předepsaných hodnot intenzity osvětlení pro různé prostory. Prostor, úkol, činnost Intenzita osvětlení [lx] Školní schodiště 150 Archivy 200 Školní jídelna 200 Učebny, práce na PC 300

5 Prodejní prostory 300 Herny v mateřských školách 300 Školní laboratoře 500 Tabule ve školách 500 Prostor u pokladny 500 Kuchyně 500 Demonstrační stůl v přednáškových sálech 750 Postup práce Tab. vybraných hodnot intenzity osvětlení, uvedené v normě ČSN EN Ke světelnému zdroji umístíme délkové měřidlo a do vzdálenosti 30 cm od zdroje luxmetr. 2. Pomocí luxmetru zmeříme intenzitu osvětlení. Luxmetr posuneme do větší vzdálenosti od zdroje a měření opakujeme. Vzdálenost zvětšujte po 10 cm až do vzdálenosti 120 cm. 3. Měření opakujte pro jiné směry od světelného zdroje. 4. Výsledky zpracujte také graficky. 5. Proměřte intenzitu na různých místech ve třídě/škole a porovnejte naměřené hodnoty s hodnotami, které předepisuje norma. Výsledky Světelný zdroj:.. Vzdálenost l [cm] Intenzita osvětlení E [lx] Závěr