Освещенность. Значение освещенности

Муниципальное бюджетное образовательное учреждение «Лицей №4»
Рузаевского муниципального района Республики Мордовии
Исследовательская работа
Тема: «Освещенность. Значение освещенности»
Выполнила: Грачева Алина,
ученица 10 «М»
МБОУ «Лицей №4»
Руководитель: Чудмаева Л.В.,
учитель физики
Рузаевка 2014
Оглавление:
Введение.
Актуальность проблемы.
Стр. 2.
Цель и план исследовательской деятельности.
Стр. 3.
Основная часть.
Стр. 4.
1. Глаз и зрение.
2. Освещение рабочего места.
Стр. 6.
3. Значение освещенности для глаз.
Стр. 6.
4. Требования к естественному и искусственному освещению
Стр. 9.
5. Измерение освещенности.
Стр. 10.
6. Результаты исследования
Стр. 11.
Заключение.
Стр. 14.
Предложения.
Литература.
Введение.
Стр. 16.
Актуальность проблемы:
Научные исследования показывают, что 95% младенцев рождается с нормальным
зрением. Но очень малый процент их достигает пожилого возраста со зрением, какое
можно было считать нормальным. Быстрое ухудшение зрения - один из самых серьезных
дефектов современной цивилизации.
Приближенный процент ненормального
зрения среди лиц разного возраста.
Возрастная группа
Процент лиц с недостатками зрения
Новорожденные
5
Учащиеся средней школы 20
Учащиеся институтов
40
40 лет
60
60 лет
95
Одним из факторов, влияющих на ухудшение зрения, является – недостаточное освещение
рабочего места.
Исходя из этого, я решила провести исследование и выявить процент заболеваний органов
зрения по лицею №4, проследить динамику заболеваемости, измерить освещенность
учебных кабинетов и узнать, отвечает ли санитарным нормам освещенность наших
кабинетов, т.к. основную часть дня школьники проводят сидя за партой в кабинетах
лицея.
Цель исследовательской деятельности:
Измерить освещенность учебных кабинетов лицея №4 и проверить, отвечает ли
санитарным нормам освещенность наших кабинетов.
План исследования:
1. Изучить тему «Глаз и зрение».
2. Установить значение освещенности рабочего места школьника для сохранения
здоровья органов зрения.
3. Установить динамику заболеваний органов зрения по лицею №4.
4. Определить требования и нормы освещения учебных кабинетов.
5. Измерение освещенности.
6. Анализ результатов измерений и выводы.
7. Предложения.
Основная часть.
1. Глаз и зрение.
Глаз – орган зрения человека и животных. Глаз человека состоит из глазного яблока,
соединенного зрительным нервом с головным мозгом, и вспомогательного аппарата
(веки, слезные органы и мышцы, двигающие глазное яблоко).
Глазное яблоко защищено плотной оболочкой, называемой склерой. Передняя часть
склеры называется роговицей. Роговица является самой чувствительной наружной частью
человеческого тела (даже самое легкое касание вызывает мгновенное рефлекторное
смыкание век). За роговицей расположена радужная оболочка, которая у людей может
иметь разный цвет. Между роговицей и радужной оболочкой находится водянистая
жидкость. В радужной оболочке есть небольшое отверстие – зрачок. Диаметр зрачка
может изменяться от 2 до 8мм, уменьшаясь на свету и увеличиваясь в темноте. За зрачком
расположено прозрачное тело, напоминающее собой двояковыпуклую линзу, - хрусталик.
Снаружи он мягкий и почти студенистый, внутри более твердый и упругий, Хрусталик
окружен мышцами, прикрепляющими к его склере. За хрусталиком расположено
стекловидное тело, представляющее собой бесцветную студенистую массу. Задняя часть
склеры – глазное дно – покрыто сетчаткой. Она состоит из тончайших волокон,
устилающих глазное дно и представляющих собой разветвленные окончания зрительного
нерва.
Как возникают и воспринимаются изображения различных предметов?
Свет, преломляясь в оптической системе глаза, которую образует роговица, хрусталик и
стекловидное тело, дает на сетчатке действительные, уменьшенные и обратные
изображения рассматриваемых предметов. Попав на окончания зрительного нерва, из
которого состоит сетчатка, свет раздражает эти окончания. По нервным волокнам эти
раздражения передаются в мозг, и у человека появляется зрительное ощущение: он видит
предметы. Изображения предмета, возникающие на сетчатке глаза, является
перевернутым. Первым, кто это доказал, был И. Кеплер. Чтобы проверить этот вывод,
французский ученый Р. Декарт взял глаз быка и, соскоблив его задней стенки
непрозрачный слой, поместил в отверстии, проделанном в оконном ставне. И тут же на
полупрозрачной стенке глазного дна он увидел перевернутое изображение картины,
наблюдавшиеся из окна.
Почему же мы видим все предметы такими, как они есть, т.е. неперевернутыми?
Дело в том, что процесс зрения непрерывно корректируется мозгом, получающим
информацию не только через глаза, но и через другие органы чувств.
У человека с хорошим, нормальным зрением глаз в ненапряженном стоянии собирает
параллельные лучи в точке, лежащей на сетчатке глаза, Иначе обстоит дело у людей,
страдающих близорукостью и дальнозоркостью.
Дальнозоркость - это недостаток зрения, при котором параллельные лучи после
преломления в глазу сходятся под таким углом, что фокус оказывается расположенным не
на сетчатке, а за ней. Изображения удаленных предметов на сетчатке при этом снова
оказываются нечеткими, расплывчатыми. Поскольку, дальнозоркий глаз не способен
сфокусировать на сетчатке даже параллельные лучи, то еще хуже он собирает
расходящиеся лучи, идущие от близкорасположенных предметов. Поэтому дальнозоркие
люди плохо видят и вдали, и вблизи. Расстояние наилучшего зрения для дальнозоркого
глаза больше 25см. Люди с подобным недостатком зрения при чтении текста располагают
его дальше от своих глаз. Дальнозоркость может быть обусловлена либо понижением
оптической силы глаза, либо уменьшением длины глаза вдоль его оптической оси.
Дальнозоркостью страдает большинство новорожденных, однако, по мере роста ребенка
глазное яблоко несколько увеличивается. И этот недостаток зрения исчезает. В пожилом
возрасте у людей может развиться старческая дальнозоркость. Объясняется это тем, что
мышцы, сжимающие хрусталик, с возрастом ослабевают, и способность аккомодации
уменьшается.
Близорукость – это недостаток зрения, при котором параллельные лучи после
преломления в глазу собираются не на сетчатке, а ближе к хрусталику. Поэтому
изображения удалённых предметов оказываются на сетчатке нечёткими расплывчатыми.
Чтобы на сетчатке получилось резкое изображение, рассматриваемый предмет
необходимо приблизить к глазу. Расстояние наилучшего зрения для близорукого глаза 25
см. Поэтому люди с подомным недостатком зрения вынуждены читать текст, располагая
его близко к глазам. Близорукость может быть обусловлена двумя признаками: 1)
избыточной оптической силой глаза; 2) удлинением глаза вдоль его оптической оси.
Развивается близорукость обычно в школьные годы и связана, как правило, с
продолжительным чтением или письмом, особенно при недостаточном освещении и
неправильном расположении источника света.
2. Освещение рабочего места.
Освещение подразумевает создание освещенности поверхностей предметов,
обеспечивающее возможность зрительного восприятия этих предметов или их
регистрацию светочувствительными веществами или устройствами. Физической
характеристикой освещенности рабочего места является световой поток, падающий на
единицу поверхности; выражается в люксах.
Различают освещение естественное и искусственное. Оба вида освещения оказывают
существенное влияние на психику человека. При недостаточном освещении рабочего
места возрастает опасность несчастного случая. Недостаточное естественное освещение
компенсируется искусственно. Рабочее освещение обеспечивается осветительными
приборами, как по всему помещению, так и в отдельных местах.
В учебных помещениях предусматривается преимущественно люминесцентное
освещение. Все кабинеты нашего лицея оснащены люминесцентным освещением.
Допускается использование ламп накаливания (при этом нормы освещенности снижаются
на 2 ступени шкалы освещенности)
3. Значение освещенности для глаз.
Нельзя считать дефекты зрения неизбежными, поскольку лишь менее 5 % из них являются
врожденными. Что можно сделать для того, чтобы не допустить этих дефектов?
1. В основном потеря зрения происходит в результате неправильного освещения при
чтении и письме:
Если ярко осветить страницу, то нам будет легче читать ее (в особенности мелкий шрифт),
чем, если бы страница была слабо освещена.
Другим фактором, определяющим легкость рассматривания, является время, в течение
которого мы смотрим на предмет.
Следовательно, мы пришли к выводу, что можно улучшить условия видения, в
особенности при рассмотрении близких предметов, следующими мерами:
а) достаточным увеличением размеров шрифта или других предметов,
б) возможно большим контрастом между фоном и рассматриваемым телом,
в) достаточно сильным освещением предмета,
г) увеличением времени рассматривания.
В школе, где глаза испытывают особенно тяжелую нагрузку, совершенно недопустимо,
если контраст между шрифтом и листом недостаточен или если шрифт слишком мал.
Самым неблагоприятным обстоятельством, затрудняющим чтение в школе, является
несоответствующее освещение. Во многих школах, домах, учреждениях освещенность
много ниже рекомендуемой и значительно ниже освещенности на открытом воздухе, к
которой человеческий глаз приспосабливался в течение многих тысячелетий.
2. Глаз реагирует на действие таких раздражителей как: яркость, цветность,
интенсивность освещения, блескость, чередование света и темноты.
Чувствительность глаза к свету волны (разного цвета) весьма различна, оценки светового
потока по зрительному ощущению и по величине его мощности могут существенно
отличаться. Так, при одной и той же мощности потока зрительное ощущение от лучей
красного или сине–фиолетового цвета разное. Поэтому для зрительной оценки световых
потоков необходимо знать чувствительность глаза к свету различной длины волны или так
называемую кривую видимости (рис.1):
На этой кривой показана чувствительность
человеческого глаза в зависимости от
длины волны . Если чувствительность для длины волны = 5550 А (ангстрем = 10-8 см)
(зеленый цвет) обозначить через 1, то для более длинных и более коротких волн
чувствительность быстро уменьшается, как и показано на кривой. Так, для =5100 А и
для =6100 А чувствительность будет равна 1/2 (т.е. уменьшается вдвое).
В связи с этим желательно использовать следующие цвета красок:

для стен учебных помещений – светлые тона желтого, беж, розового, зеленого,
голубого;

для мебели (парты, столы) - цвета натурального дерева или светло-зеленого;

для доски – темно- зеленый, темно-коричневый;

для дверей, оконных рам - белый (отражает до 90% света).
Установлено, что при разном цвете доски и фона скорость различения символов
замедляется в 1,5- 2 раза (сказывается цветовая переодаптация).
3. Грязные, запыленные окна задерживают до 30-40% световых лучей. Через два месяца
грязные окна отнимают 10-12% света.
4. Особое значение имеет освещение при работе в дисплейных (компьютерных) классах.
Яркий свет затрудняет считывание показателей с экрана монитора, поэтому в солнечные
дни рекомендуется закрывать окна светлыми шторами. Во избежание отражения на экране
окружающих предметов монитор должен иметь некоторый наклон (10-15°) в сторону
учащегося. В вечернее время рекомендуется освещать класс верхним светом (150-300
лк).При необходимости сочетать восприятие информации с экрана и ведение записи в
тетради освещенность на столах должна быть 300лк.
5. На открытом воздухе приблизительно 80% света приходит непосредственно от Солнца,
а 20% представляет рассеянный атмосферой диффузный свет.
6.Специалисты считают, что и во внутренних помещениях должно быть такое же
соотношение между прямым и диффузным освещением.
7. Более того, имеются данные, указывающие на изменение функционального состояния
ЦНС (центральной нервной системы) под влиянием света. Недостаток света создает
условия для возникновения тормозного процесса в больших полушариях мозга, – чем
сильнее торможение распространяется на нервные клетки больших полушарий, тем
больше снижается активность человека.
4. Требования к естественному
и искусственному освещению.
Естественное освещение учебных помещений, осуществляемое через световые проемы
окон, характеризуется коэффициентом естественного освещения (КЕО). Санитарноэпидемиологическими правилами устанавливаются предельно допустимые коэффициенты
естественного освещения:

Наилучшим видом естественного освещения для помещений образовательных
учреждений является боковое левостороннее освещение с применением
солнцезащитных устройств. КЕО должен быть 1.5% (на расстоянии 1м от стены,
противоположной световым проемам). Допускается неравномерность
естественного освещения помещений, предназначенных для занятий, 3:1.

При двустороннем освещении, которое проектируется при глубине учебных
помещений 6 м, обязательно устройство правостороннего подсвета, высота
которого должна быть не 2,2 м от потолка. При этом не следует допускать
направление основного светового потока впереди и сзади от обучающихся.

В мастерских для трудового обучения, актовых и спортивных залах также может
применяться двустороннее естественное боковое освещение и комбинированное
(верхнее и боковое).

Недостаточное естественное освещение компенсируется искусственно. Рабочее
освещение обеспечивается осветительными приборами, как по всему помещению,
так и в отдельных местах.

В учебных помещениях предусматривается преимущественно люминесцентное
освещение. Все кабинеты нашего лицея оснащены люминесцентным освещением.

Допускается использование ламп накаливания (при этом нормы освещенности
снижаются на 2 ступени шкалы освещенности). Норма освещенности: 40 –42 вт/м2150лк. Так, для класса площадью 35м2 потребуются 40х35=1400вт/60вт=23
лампочки.

Ориентация окон учебных помещений должна быть на южные, юго-восточные,
восточные стороны горизонта. На северные стороны горизонта могут быть
ориентированы окна кабинетов черчения, рисования, информатики.

Значение освещенности в учебных кабинетах недолжно быть ниже 500 лк у доски и
около 300 – 350 лк на местах.
5. Измерение освещенности.
Для оценки естественного освещения были использованы 2 метода нормирования
освещения:
1. Геометрический: определение светового коэффициента:
СК= Sокна / Sпола( например, в кабинете 2 окна:
размер 1 окна – 2x1,4м; S=2,8м2; S пола = 4,5х5м; S=22,5м2; СК=1: 4)
Нормы СК:
- для жилья 1: 5;
- учебные классы 1: 4;
- коридоры 1:16
2. Светотехнический (метод Данилюка) - более современный, - определение КЕО
(коэффициент естественного освещения).
КЕО определяется путем расчета и инструментально.
Для измерения освещенности нами были использованы приборы, которые могут быть
проградуированы так, что они сразу показывают освещенность путем сравнения, или они
могут давать сразу отчет в люксах. Такими приборами пользуются фотографы для
определения освещенности внутри помещений и на воздухе.
Кроме этого были использованы фотометры, приспособленные для непосредственного
измерения освещенности; такие фотометры называются люксметрами. При попадании
света на фотоэлемент люксметра возникает электрический ток, отклоняющий стрелку
гальванометра, включенного в его цепь. Объективный люксметр состоит из фотоэлемента,
соединенного с помощью шнура с гальванометром. Шкала гальванометра
проградуирована непосредственно в люксах.
Для измерения освещенности с помощью этого прибора достаточно положить
фотоэлемент на поверхность, освещенность которой хотят определить, и сделать отсчет
по шкале. Фотоэлектрические люксметры очень удобны в работе и позволяют быстро и
без утомления производить измерения. Нередко фотоэлемент и гальванометр
заключаются в общий футляр, и прибор носит название фотоэкспонометра.
В данное время применяется современный прибор для измерения освещенности и яркости
– Люксметр Ю-116.
6. Результаты исследования:
Нами были проанализированы данные медицинских осмотров по лицею №4.
Количество детей в классе и количество
детей с дефектами зрения:
(динамика одного класса)
80
70
60
50
40
30
20
10
0
1 класс
2 класс
3 класс
Процент детей с дефектами зрения от общего
количества учащихся в классе
( динамика одного класса)
25,00%
20,00%
15,00%
10,00%
5,00%
0,00%
1 класс
2 класс
3 класс
Динамика заболеваний органов зрения по лицею №4
(процент детей с дефектами зрения от общего
количества учащихся в параллели):
40,00%
35,00%
30,00%
25,00%
20,00%
15,00%
10,00%
5,00%
0,00%
1 класс
4 класс
7 класс
11 класс
Из этих данных видно, что в нашем лицее число детей с нарушением зрения
увеличивается за время обучения от 9,5% до 38,2%.
Наиболее ранимые возрастные группы школьников – дети первого года обучения
(процент заболевания возрастает на 10,5%) и дети в возрасте 10-12 лет (процент
заболевания возрастает на 10%). Это связано со школьной нагрузкой и периодом полового
созревания, т.е. периодом создания и формирования функциональных биологических
систем организма.
Напомню, что близорукость обычно развивается в школьные годы и связана, как правило,
с продолжительным чтением или письмом, особенно при недостаточном освещении и
неправильном расположении источника света.
Данные измерений освещенности кабинетов лицея №4 за 2013 год:
Место измерений, кабинет
Общее освещение, люкс
Доска, люкс
105
350-400
450
107
350-400
450
104
320-380
360
101
380-400
360
208
350-400
380
216
360-380
360
313
320-350
360
303
300-320
400
302
400-450
450
310
300-380
380
Данные измерений освещенности кабинетов начальных классов лицея №4 за 2013 год:
Место измерений,
13кабинет
Общее освещение, люкс
Доска, люкс
204
450-500
450
203
480-490
480
201
500-520
500
200
400-430
400
202
430-450
490
207
450-460
400
206
500-550
500
Анализ результатов измерения:
Освещение естественное и искусственное. Все кабинеты нашего лицея оснащены
люминесцентным освещением.
Недостаточная освещенность у доски: кабинеты 104, 202, 204, 208, 216, 314, 313, 310, 306,
309
Плохая освещенность: кабинет труда, спортивный зал.
Мною установлено, что при разном цвете доски и фона скорость различения символов
замедляется в 1,5- 2 раза (сказывается цветовая переадаптация).
Грязные, запыленные окна задерживают до 30-40% световых лучей. Через два месяца
грязные окна отнимают 10-12% света.
В кабинетах биологии, физики с помощью люксметра были проведены измерения
освещенности в солнечный день, показавшие, что растения на подоконниках задерживают
30% солнечного света.
Измерения в кабинете информатики и учительской показали, что закрытые жалюзи
задерживают 23% солнечного света.
Наши измерения с помощью люксметра показали, что примерно 19% света отражается от
различных поверхностей класса.
При измерении освещенности на 1, 2, 3 рядах в разных кабинетах школы было получено
соотношение 3:1, что соответствует норме.
Заключение.
Предложения:
Для соблюдения норм освещенности и сохранения здоровья органов зрения необходимо:
- выполнение санитарно гигиенических требований к естественному и искусственному
освещению в помещениях;
-обеспечение необходимых типоразмеров мебели (столов, стульев);
- оптимальная нагрузка на органы зрения;
- усиление внимания со стороны учителей на охрану органов зрения и правильную
посадку;
Желательно использовать следующие цвета красок:

для стен учебных помещений – светлые тона желтого, беж, розового, зеленого,
голубого;

для мебели (парты, столы) - цвета натурального дерева или светло-зеленого;

для доски – темно- зеленый, темно-коричневый;

для дверей, оконных рам - белый (отражает до 90% света).
В учебных помещениях следует применять систему общего освещения. Светильники с
люминесцентными лампами располагаются на светонесущей стене на расстоянии 1,2 м от
наружной стены 1,5 м от внутренней стены.
Не следует использовать в одном помещении люминесцентные лампы и лампы
накаливания.
Необходимо проводить чистку осветительной арматуры светильников не реже 2 раза в год
и заменять перегоревшие лампы (освещенность возрастает на 37%), а после замены старой
лампы на новую лампу – 75%.
Не использовать в учебных кабинетах жалюзи на окнах.
Мыть окна каждые два месяца.
Использовать в основном естественное освещение. Искусственное освещение
использовать согласно таблице:
Искусственное освещение в соответствии
с осветительным календарем для нашей широты:
Месяц
Время
Месяц
Время
Сентябрь после 16.30
Февраль 9.00-16.00
Октябрь до8.00; после 15.30
Март
Ноябрь
до 9.30; после 15.00 Апрель после 18.30
Декабрь до 10.00; после 14.00 Май
Январь
до 8.00; после17.00
после 18.30
10.00-15.00
Для снятия утомления с глаз во время уроков рекомендуется выполнять комплекс
упражнений способствующих восстановлению нормального зрительного восприятия.
ЛИТЕРАТУРА:
1. Гигиена умственного труда учащихся, М., 1973 г.
2. Гигиенические требования к естественному и искусственному освещению
школ. Е.М.Белостоцкая.
3. Гигиенические требования к условиям обучения в общеобразовательных
учреждениях. СанПиН 2.4.2.1178- 02
4. Информационный бюллетень ЦГСН РТ №4-5, 2002 г.
5. Основы физики. Б.М .Яворовский, А.А.Пинский,том2, М., 1974
6. Элементарный учебник физики. Под редакцией академика Г.С. Ландсберга,
том 3, М.1973 г.