П
Рис. 23. Схема к расчету распределе-
Ния яркости по ясному неб- осводу
ри прозрачности атмосферы р = 0,7
(при незначительном ее загрязнении):
b = 0,91; c = 10; d = 0,45.
В крупных промышленных городах прозрачность атмосферы понижена и составляет р = 0,6. Научно-исследовательский институт строительной физики (Москва) уточнил параметры, входящие в формулу (33):
b = 0,856; c = 16; d = 0,3.
Лекция № 6 Основы нормирования естественного освещения
при проектировании систем естественного освещения зданий возникает вопрос о том, каковы оптимальные параметры естественного освещения необходимы для данного помещения. Поскольку конечной целью проектирования и строительства здания является создание благоприятной искусственной среды для нормальной деятельности человека, то при определении оптимальных параметров среды необходимо, прежде всего, учитывать физиологические потребности человека. В частности, для световой среды условия зрительного восприятия зависят от видимости объектов различения.
Особенности оценки видимости. Закон Вебера-Фехнера
Под видимостью понимают способность человека воспринимать различные объекты при тех или иных условиях освещения.
Видимость того или иного объекта определяется тремя основными зрительными функциями: контрастной чувствительностью, остротой различения и скоростью различения.
Под контрастной чувствительностью понимают способность глаза обнаруживать рассматриваемый предмет по яркостному контрасту его с фоном. Пока яркость Lо (и цвет) объекта равна яркости Lф (и цвету) фона, объект неразличим. Если постепенно изменять яркость фона или объекта, наступает момент, когда при разности яркости L объект становится отличим от фона. Величину L/Lф называют пороговым (т.е. наименьшим различимым) контрастом яркости или просто яркостным порогом. В общем случае контраст яркости
может быть определен числом m яркостных порогов. Это значит, что между яркостью фона и объекта можно отличить еще m ступеней яркости.
Эту зависимость нашел Вебер (1846) в опытах над сравниванием испытываемых рукой тяжестей и в опытах над оценкой длины линий.
Фехнер (1860) пошел дальше и сделал допущение, что едва заметные изменения в интенсивности ощущений суть величины бесконечно малые и могут рассматриваться как дифференциалы в математическом смысле. Это позволило ему вывести основной психофизический закон в виде дифференциального уравнения
dK = m
.
Интегрирование этого уравнения привело к установлению общего закона зависимости наших ощущений К от интенсивности соответствующих им раздражителей L в виде
K = m·lnL + C, (34)
где m и С – некоторые постоянные.
Этот закон, гласящий, что интенсивность ощущений растет пропорционально логарифмам раздражения, известен как основной психофизический закон, или закон Вебера-Фехнера.
Величина яркостного порога непостоянна и зависит от яркости фона. Условиям наилучшей видимости соответствует диапазон яркостей от 7 до 700 кд/м2. при таких яркостях фона яркостный порог не превосходит 2 %, а при понижении или увеличении яркости за пределы указанного диапазона порог растет и видимость резко ухудшается.
Величина яркостного порога зависит также и от углового размера объекта. Чем больше его угловой размер, тем меньше величина порога. Следовательно, уровень видимости характеризуется контрастом объекта с фоном, уровнем яркости фона и угловым размером объекта. Наименьший угловой размер предмета, обеспечивающий различение его контура при К = 10 и m 10, называется разрешаемым углом, а обратная его величина – остротой различения. Условно считают, что острота различения равна 1, если разрешаемый угол равен 1 мин.
Третья основная функция – скорость различения – устанавливает зависимость между качеством освещения и производительностью труда. Многочисленные опыты показывают, что с увеличением освещенности скорость различения и связанная с нею скорость выполнения той или иной операции вначале растут очень быстро, но после достижения некоторого уровня освещенности прирост скорости различения становится незначительным. Так например, при повышении освещенности с 20 до 100 лк скорость чтения возрастает на 20 %, а при дальнейшем увеличении освещенности до 300 лк – всего на 9 %. Тем не менее даже при освещенности 1000 лк скорость чтения продолжает возрастать, а утомляемость глаза – снижаться.
Однако, при дальнейшем увеличении освещенности наступает такой момент, когда скорость различения начинает падать. Это связано с тем, что на глаза воздействует чрезмерная жесткость освещения, которая быстро утомляет глаз.
Все указанные закономерности наблюдаются при равномерном распределении яркости фона в пределах поля зрения. Всякое отступление от этого условия, а особенно наличие в поле зрения объектов высокой яркости, вызывающих ослепленность, резко ухудшает условия видения. Пороговая разность яркости может повыситься при этом в десятки раз, а выполнение работ высокой точности станет практически невозможным