Изучение освещенности школьных помещений.

Изучение освещенности школьных помещений.
Автор: Горбунова Виктория Викторовна
Учащийся 10 б класса
МБОУ 1 – Нерюктяйинская СОШ, РС(Я)
Олекминский район, с. 1-Нерюктяйинск,
ул. Идельгина 6, Домшаний адрес: 678106 Россия,
РС(Я), Олекминский район, с. 1-Нерюктяйинск,
ул. Таежная
Научный руководитель:
Шараборина Анастасия Алексеевна,
учитель физики, базовая категория, МБОУ 1 НСОШ
1 – Нерюктяйинск, 2011 - 2012
Изучение освещенности школьных помещений.
Горбунова Виктория Викторовна
Республика Саха (Якутия), Олекминский район,
с.1-Нерюктяйинск, МБОУ 1 – Нерюктяйинская СОШ, 10 класс
Введение
При освещении производственных, общественных и бытовых зданий используют:
•
естественное освещение, создаваемое прями солнечными лучами и рассеянным
светом небосвода, меняющимися в зависимости от географической широты времени года
и суток, степени облачности и прозрачности атмосферы;
•
искусственное освещение, создается электрическими источниками света;
•
совмещенное освещение, при котором недостаточное по нормам естественное
освещение дополняют искусственным.
Задачей любого вида источника света является создание на рабочем месте, офисах,
кабинетах, освещения, соответствующего характеру зрительной работы.
Здания школы относят к такому типу общественных зданий, где проводятся
зрительные работы при фиксированном направлении осей зрения.
Основной объем работ в нашей школе приходится с 8:20 до 19:00 часов суток. С
8:20 до 9:00 и 17:20 до 19:00 наблюдается нехватка естественного света.
Это требует особой ответственности при выборе источников света дополняющих, а
иногда и полностью заменяющих естественный свет.
В кабинетах
школы в настоящее время используют
один
вид
источника
искусственного света: люминесцентные лампы.
Актуальность темы:
Соблюдения санитарно-гигиенических норм особо актуально в
наше время. Особенно среди учебных заведений, так как, посещая место учебы каждый
день и проводя в этих зданиях большую часть своего времени, редко задумываются о
проблемах со здоровьем не только у учащихся, но и у учителей, и у всех людей для
которых здания учебных заведений является наиболее посещаемым местом.
Освещенность рабочего места имеет огромное значение, для того, чтобы избежать
зрительного утомления и наиболее распространенных расстройств зрения, в частности
близорукости.
Целью данной работы:
исследовать освещенность рабочего места учащихся 1 –
Нерюктяйинской БСОШ.
Задачи:
•
Изучить литературу по данной теме.
•
Измерить силу тока и вычислить освещенность рабочего места каждого ученика.
•
Сравнить освещенность данной школы со стандартом по СанПину.
•
Исследовать учащихся с зрением 0 до -6.
•
Рекомендации написать.
Объект исследования: освещенность кабинетов 1 – Нерюктяйинской школы.
Методы исследования:
1. Изучение теоретической литературы по данной теме.
2. Измерение освещенности методом фотометрирования .
•
Теоретическая часть
•
Освещенность
Фотометрия (свет и измеряю) – общая для всех разделов прикладной оптики
научная дисциплина, на основании которой производится количественные измерения
энергетических характеристик поля излучения. В основе фотометрии как наука лежит
разработанная А. Гершуном теория светового поля. На практике положение теории
светового поля реализуется инженерной дисциплиной – светотехникой.
Первый из законов фотометрии – закон обратных квадратов – был сформулирован
Иоганном Кеплером в 1604 году. , где Е – освещенность, R – расстояние от источника до
объекта, I – сила света точечного источника, i – угол падения лучей относительно нормали
к поверхности. Фотометрия как наука началась в 1760-х с работ Ламберта,
сформулировавшего закон диффузного отражения света и Бугера сформулировал закон
поглощения света.
Освещенность – отношение светового потока Ф, падающего на элемент
поверхности, к площади S этого элемента:
.
Единица освещенности в СИ измеряется в люксах (лк). Зависимость освещенности
E какой – либо поверхности от её расположения относительно падающих лучей света, от
расстояния R до источника и силы света I источника устанавливается с помощью законов
освещенности.
Освещенность E поверхности на которую перпендикулярно ей падает свет,
пропорционально силе света I источника и обратно пропорциональна квадрату расстояния
R от источника света до освещаемой поверхности: .
Освещенность E поверхности, создаваемая наклонными лучами, пропорциональна
косинусу угла падения лучей: , где
направлению распространения лучей,
– освещенность площадки, перпендикулярной
- угол между нормалью к поверхности и
падающими световыми лучами.
Объединяя первый и второй законы освещенности, получим формулу , т.е.
освещенность, создаваемая источником света на некоторой поверхности, прямо
пропорционально силе света и косинусу угла падения лучей и обратно пропорционально
квадрату расстояния от источника до поверхности.
Освещенность – скалярная величина, поэтому E от нескольких источников света в
каждой точке поверхности равна арифметической сумме освещенностей, создаваемых в
этой точке каждым источником в отдельности.
Освещенность земной поверхности в солнечный день порядка 105лк, для чтения
достаточно 60 лк, разглядеть отдельные буквы можно уже при 1 лк. Наименьшая
освещенность рабочего места, допустимая нормами по охране труда, - 10 лк. Измеряют
освещенность специальным прибором, который называется люксметр.
•
Описание метода
Фотометр – прибор для измерения каких – либо из фотометрических величин, чаще
других – одной или нескольких световых величин. При использовании фотометра
осуществляют
определенное пространственное ограничение потока излучения и
регистрацию его приемником излучения с заданной спектральной чувствительностью.
Освещенность измеряют люксметрами, яркость – яркомерами, световой поток и световую
энергию – с помощью фотометра интегрирующего. Прибор для измерения цвета объекта
называют калориметрами.
Люксметр (от лат. lux – свет и греч. metero – измеряю), переносной прибор для измерения
освещенности, один из видов фотометров. Простейший люксметр состоит из селенового
фотоэлемента, который преобразует световую энергию в энергию электрического тока и
измеряющего
этот
фототок
стрелочного
микроамперметра
проградуированными в люксах (Смотри Приложение I).
измеряемой освещенности осуществляется
со
шкалами
Изменение диапазона
переключением от микроамперметра к
миллиамперметру (от 0 до 36 лк для микроамперметра; от 0 до 2280 лк для
миллиамперметра).
Кривые относительной спектральной чувствительности селенового фотоэлемента и
среднего человеческого глаза неодинаковы; поэтому показания люксметра зависят от
спектрального состава излучения. Обычно приборы градуируются с лампой накаливания,
и при измерении простыми люксметрами освещенности, создаваемой излучением иного
спектрального
состава
(дневной
свет,
люминесцентное
освещение),
применяют
полученные расчетом поправочные коэффициенты. Погрешность измерений такими
люксметрами составляет не менее 10% от измерений величины.
•
Практическая часть
•
Методика определения цены деления микроамперметра в люксах
•
Берем лампу с известной силой света I.
•
На
некотором
расстоянии
помещаем
фотоэлемент
так
чтобы
стрелка
микроамперметра отклонилась до 100 мкА.
•
Цена деления микроамперметра 5 мкА.
•
Измеряем расстояние R от лампы до фотоэлемента на одном уровне.
•
Устанавливаем силу света лампы исходя из того, что у ламп мощности 100 Вт и
больше, световая отдача обычно составляет 1,5 св на 1 Вт. (Смотри приложение I
рисунок 2,3)
I=100 Вт·1,5= 150 св.
I= 150 Вт·1,5=225 св.
•
Вычисляем .
•
Лампа 150 Вт.
.
20 делений – 36,9 лк
1 деление – 1,84 лк.
•
Лампа 100 Вт.
.
20 делений - 38,26 лк
1 деление – 1,913 лк.
Из вычислений следует, что 1 деление амперметра соответствует 1,9 лк.
•
Измерение и обработка результатов
Освещенность кабинетов измеряется с помощью селенового фотоэлемента, который
преобразует световую энергию в энергию электрического тока. Значение фототока
показывает стрелочный микроамперметр. Результаты показаны в таблице 1. Результаты
освещенности кабинетов в люксах показаны в таблице 2.
Таблица 1
Показания микроамперметра, мкА
Кабинет
При
естественном
освещении
(дневное)
При
искусственном
освещении
(утреннее)
ПДУ≈
не менее
(мкА)
18,5
При
искусственном
и
естественном
освещении
(вечером)
34,6
Физики
500 мкА
Якутского языка
800 мкА
31,2
39,2
790
Английского языка
27,5 мкА
18,2
27,2
790
Биологии
21 мкА
6,8
19,8
790
История
32,3 мкА
12
23,3
790
Химия
900 мкА
23,7
29,4
790
Русский язык
25 мкА
18,4
35,5
790
Начальные классы
№1
600 мкА
21,6
27,2
790
Начальные классы
№2
70 мкА
24,4
32,5
790
790
Освещенность кабинетов в люксах
Таблица 2
Освещенность, лк
Кабинет
При
естественном
освещении
(дневное)
При
искусственном
освещении
(утреннее)
ПДУ≈
не менее
(лк)
7
При
искусственном
и
естественном
освещении
(вечером)
13
Физики
190
Якутского языка
303
12
15
300
Английского языка
10,5
7
10,3
300
Биологии
8
2,6
7,5
300
История
12
4,5
8,8
300
Химия
341,7
7
11,1
300
Русский язык
9,5
7
13,5
300
Начальные классы
№1
227
8,2
10,3
300
Начальные классы
№2
26,5
9,3
12,3
300
300
Данные таблицы показывают, что в кабинетах показатели освещенности при
искусственном источнике света не соответствуют требованиям СанПиН 2.4.2. 1178-02
«Гигиенические требования к условиям обучения в общеобразовательных учреждениях».
При естественном освещении соответствуют кабинет якутского языка и химии. В
остальных кабинетах не соответствует.
При искусственном и естественном освещении данные таблицы показывают, что в
кабинетах показатели освещенности не соответствуют требованиям.
Вo
всех
кабинетах
источником
искусственного
люминесцентные лампы согласно требованиям СанПиН.
освещения
являются
•
Исследование учащихся с зрением -1 до -6.
В данном исследовании приняли участие 8 человек из них четверо с плохим
зрением, из которых двое носят очки. У двоих зрение -1. А у двоих -4.
Учащиеся со зрением -4 сидели за второй партой. При освещении 7 лк запись на
доске они сказали, что видят, но не четко в очках. А при увеличении освещенности до
32 лк им стало видно хорошо.
Учащиеся со зрением -1 сидели за первой и второй партой. При освещении 7 лк
запись на доске они сказали, что видят, но не четко без очков. А при увеличении
освещенности до 32 лк им стало видно хорошо.
•
•
Рекомендации
Увеличить освещенность за счет количества ламп или мощности применения ламп
во всех кабинетах школы.
•
Учащиеся с плохим зрением желательно должны сидеть за первой партой, чтобы
не напрягать свое зрение. В утреннее и вечернее время ставить легкие уроки. Чтоб
учащиеся не напрягали зрение.
Выводы
•
Собрала простейший люксметр, который состоит из селенового фотоэлемента,
который преобразует световую энергию в энергию электрического тока и
измеряющего
этот
фототок
стрелочного
микроамперметра
со
шкалами
проградуированными в люксах.
•
Измерила световую энергию в микроамперметрах. Показаны в таблице 1.
•
Вычислила освещенность в каждом кабинете.
•
Сравнила с требованиями СанПиН 2.4.2. 1178-02 «Гигиенические требования к
условиям обучения в общеобразовательных учреждениях».
•
Провела анкетирование результаты, которой показывают, что 42% учащихся
устраивает освещение кабинетов. 43% не устраивает, освещенность и 15% не
знают.
•
По результатам анкетирования выяснилось, что при работе с доски и работе в
тетради зрение напрягают не только учащиеся с плохим зрением, но и с
нормальным зрением.
•
В нашей школе необходимо улучшить освещение в кабинетах, за счет увеличения
количества ламп и мощности лам.
•
При подведении освещения были неучтены нормы СанПиНа 2.4.2. 1178-02
«Гигиенические требования к условиям обучения в общеобразовательных
учреждениях».
Использованная литература
•
www.vikipedia.ru
•
Энциклопедия от А до Я.
•
Буров, Демонстрационные опыты в средней школе.