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.
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
Prostor u pokladny
500
Kuchyně
500
Demonstrační stůl v přednáškových sálech
750
Tab. vybraných hodnot intenzity osvětlení, uvedené v normě ČSN EN 12464-1. Postup práce 1. 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]
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
7500
3400
2000
1500
1200
1000
850
750
700
680
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
Pracovní list žáka
Měření osvětlení luxmetrem, porovnání s hygienickými normami Laboratorní práce č.:
Vypracoval:
Třída, školní rok:
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
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
Tab. vybraných hodnot intenzity osvětlení, uvedené v normě ČSN EN 12464-1. Postup práce 1. 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
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
