人因工程第六章.ppt
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1、1马如宏马如宏 盐城工学院机械工程学院盐城工学院机械工程学院 Email:人因工程第六章 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望2马如宏马如宏 盐城工学院机械工程学院盐城工学院机械工程学院 Email:目目 录录第一节第一节 光的物理特性光的物理特性第二节第二节 光的基本物理量光的基本物理量第三节第三节 环境照明对作业的影响环境照明对作业的影响第四节第四节 环环境照明的设计境照明的设计3马如宏马如宏 盐城工学院机械工程学院盐城工学院机械工程学院 Email
2、:v光具有二重性,既有粒子特性,又兼有波动光具有二重性,既有粒子特性,又兼有波动特性。特性。v光的波动特性认为,光是一种电磁辐射波。光的波动特性认为,光是一种电磁辐射波。电磁波的波谱范围极其广泛,有无线电波、电磁波的波谱范围极其广泛,有无线电波、红外线、可见光谱、紫外线、红外线、可见光谱、紫外线、X X射线、射线、射线射线等等(图等等(图5 51 1)。)。第一节第一节 光的物理特性光的物理特性4马如宏马如宏 盐城工学院机械工程学院盐城工学院机械工程学院 Email:第一节第一节 光的物理特性光的物理特性5马如宏马如宏 盐城工学院机械工程学院盐城工学院机械工程学院 Email:v只含单一波长成
3、分的光称为单色光;包含两只含单一波长成分的光称为单色光;包含两种或两种以上波长成分的光称为复合光。复种或两种以上波长成分的光称为复合光。复合光给人眼的刺激呈现为混合色。太阳辐射合光给人眼的刺激呈现为混合色。太阳辐射多种波长的电磁波,其中只有波长为多种波长的电磁波,其中只有波长为380380760nm760nm的电磁波能为人眼所感知,并给人以白的电磁波能为人眼所感知,并给人以白光的综合感觉。光的综合感觉。第一节第一节 光的物理特性光的物理特性6马如宏马如宏 盐城工学院机械工程学院盐城工学院机械工程学院 Email:v光从一种媒质进入另一种媒质时,将产生折射现象。光从一种媒质进入另一种媒质时,将产
4、生折射现象。光的波长越短,折射程度就越甚。当把一束白光投射光的波长越短,折射程度就越甚。当把一束白光投射到棱镜上时,光线经过棱镜后再投射到白色屏幕上,到棱镜上时,光线经过棱镜后再投射到白色屏幕上,形成一个连续分布的彩色光带,依次是:红、橙、黄、形成一个连续分布的彩色光带,依次是:红、橙、黄、绿、青、蓝、紫。白光被分解为各种单色光的现象,绿、青、蓝、紫。白光被分解为各种单色光的现象,称为白光的分解,或称为光的色散。称为白光的分解,或称为光的色散。第一节第一节 光的物理特性光的物理特性7马如宏马如宏 盐城工学院机械工程学院盐城工学院机械工程学院 Email:v相对视敏函数相对视敏函数v光通量、发光
5、强度与亮度光通量、发光强度与亮度v照度照度第二节第二节 光的基本物理量光的基本物理量8马如宏马如宏 盐城工学院机械工程学院盐城工学院机械工程学院 Email:v视觉效果由可见光刺激人眼而引起。如果光的辐射功视觉效果由可见光刺激人眼而引起。如果光的辐射功率相同而波长不同,则引起的视觉效果也不同。随着率相同而波长不同,则引起的视觉效果也不同。随着波长的改变,不仅色觉不同,而且亮度感觉也不相同。波长的改变,不仅色觉不同,而且亮度感觉也不相同。例如,在等能量分布的光谱中,人眼感到最暗的是红例如,在等能量分布的光谱中,人眼感到最暗的是红色,其次是蓝色和紫色,最亮的是黄绿色。反之,要色,其次是蓝色和紫色,
6、最亮的是黄绿色。反之,要获得相同的亮度感觉,红光所需要的辐射功率要比绿获得相同的亮度感觉,红光所需要的辐射功率要比绿光大得多。为了确定人眼对不同波长光的敏感程度,光大得多。为了确定人眼对不同波长光的敏感程度,引用相对视敏函数的概念。引用相对视敏函数的概念。一、相对视敏函数一、相对视敏函数9马如宏马如宏 盐城工学院机械工程学院盐城工学院机械工程学院 Email:v实测表明,当光的辐射功率相同时,波长为实测表明,当光的辐射功率相同时,波长为555nm555nm黄黄绿光的主观感觉最亮,以视敏度(绿光的主观感觉最亮,以视敏度(K K)555555为基础,把为基础,把任意波长为任意波长为的光的主观感觉亮
7、度称为视敏度的光的主观感觉亮度称为视敏度K K()。把任意波长光的视敏度)。把任意波长光的视敏度K K()与)与K Km m之比称之比称为相对视敏函数,并用为相对视敏函数,并用V V()表示。即)表示。即 V V()K K()K K(555555)K K()K Km m一、相对视敏函数一、相对视敏函数10马如宏马如宏 盐城工学院机械工程学院盐城工学院机械工程学院 Email:v同理,当主观感觉亮度相同时,波长为同理,当主观感觉亮度相同时,波长为555nm555nm的黄绿的黄绿光的辐射功率光的辐射功率P Pr r(555555)最小。任一波长为)最小。任一波长为的光,的光,其相对视敏函数其相对视
8、敏函数V V()还可用光的辐射功率)还可用光的辐射功率P Pr r()表示为)表示为 V V()P Pr r(555555)P Pr r()一、相对视敏函数一、相对视敏函数11马如宏马如宏 盐城工学院机械工程学院盐城工学院机械工程学院 Email:光通量光通量v既然人眼对不同波长光的亮度感觉不同,因此从人眼既然人眼对不同波长光的亮度感觉不同,因此从人眼的光感觉来度量某一波长光的辐射功率,不仅与该波的光感觉来度量某一波长光的辐射功率,不仅与该波长光的辐射功率有关,也与人眼对该波长光的视敏度长光的辐射功率有关,也与人眼对该波长光的视敏度有关,光通量就是按照人眼光感觉所度量的光的辐射有关,光通量就是
9、按照人眼光感觉所度量的光的辐射功率。功率。二、光通量、发光强度与亮度二、光通量、发光强度与亮度12马如宏马如宏 盐城工学院机械工程学院盐城工学院机械工程学院 Email:v对于波长为对于波长为的单色光,光通量的单色光,光通量()等)等于辐射功率于辐射功率P Pw w()与相对视敏函数)与相对视敏函数V V()的乘积,即:的乘积,即:()P Pw w()V V()(光瓦)(光瓦)二、光通量、发光强度与亮度二、光通量、发光强度与亮度13马如宏马如宏 盐城工学院机械工程学院盐城工学院机械工程学院 Email:v当当1 1555nm555nm时,光感觉最强,时,光感觉最强,V V(555555)1 1
10、,此时,此时,1W1W辐射功率产生的光通量定为辐射功率产生的光通量定为1 1光瓦,于是,二者在光瓦,于是,二者在数值上相等。在其它波长时,由于人眼视敏度下降,数值上相等。在其它波长时,由于人眼视敏度下降,1W1W辐射功率产生的光通量均小于辐射功率产生的光通量均小于1 1光瓦。光瓦。二、光通量、发光强度与亮度二、光通量、发光强度与亮度14马如宏马如宏 盐城工学院机械工程学院盐城工学院机械工程学院 Email:v如果光源的辐射功率波谱(辐射功率密度分布)为如果光源的辐射功率波谱(辐射功率密度分布)为P(),则其总的光通量应为各波长成分的光通量,则其总的光通量应为各波长成分的光通量之和,即之和,即
11、780780 P()V()d d (光瓦)(光瓦)380380二、光通量、发光强度与亮度二、光通量、发光强度与亮度15马如宏马如宏 盐城工学院机械工程学院盐城工学院机械工程学院 Email:v目前,国际上通用的光通量单位是流明(目前,国际上通用的光通量单位是流明(LumenLumen,缩,缩写写lmlm)。国际照明委员会规定,绝对黑体在铂的凝固)。国际照明委员会规定,绝对黑体在铂的凝固温度下,从温度下,从5.305105.30510-3-3cmcm2 2面积上辐射出的光通量为面积上辐射出的光通量为1lm1lm。而。而1W1W辐射功率为辐射功率为555nm555nm波长的单色光所产生的光波长的单
12、色光所产生的光通量恰为通量恰为680 lm680 lm。于是,光瓦与流明间的关系为:。于是,光瓦与流明间的关系为:1 1光瓦光瓦680 lm 680 lm 或或 1 lm 1 lm1 1680680光瓦光瓦二、光通量、发光强度与亮度二、光通量、发光强度与亮度16马如宏马如宏 盐城工学院机械工程学院盐城工学院机械工程学院 Email:亮度亮度v亮度是指发光面在指定方向的发光强度与发光面在垂亮度是指发光面在指定方向的发光强度与发光面在垂直所取方向的平面上的投影之比,其数学表达式可按直所取方向的平面上的投影之比,其数学表达式可按图图5 55 5中所用符号表示为:中所用符号表示为:L Ld Id Ia
13、 adscosdscos二、光通量、发光强度与亮度二、光通量、发光强度与亮度17马如宏马如宏 盐城工学院机械工程学院盐城工学院机械工程学院 Email:二、光通量、发光强度与亮度二、光通量、发光强度与亮度18马如宏马如宏 盐城工学院机械工程学院盐城工学院机械工程学院 Email:v当亮度用每单位面积的发光强度表示时,国当亮度用每单位面积的发光强度表示时,国际单位为坎德拉平方米(际单位为坎德拉平方米(cdcdcmcm2 2),公制),公制单位为熙提(单位为熙提(StilbStilb,sbsb)1 sb 1 sb1 cd1 cdcmcm2 210104 4 cd cdm m2 2二、光通量、发光强
14、度与亮度二、光通量、发光强度与亮度19马如宏马如宏 盐城工学院机械工程学院盐城工学院机械工程学院 Email:照度照度v光通量与被照射表面面积之比称为照度光通量与被照射表面面积之比称为照度(IlluminanceIlluminance),符号为),符号为E E,即,即 E Eddsds 照度单位为勒克司(照度单位为勒克司(LuxLux,缩写为,缩写为lxlx),其定义为:),其定义为:在在1 m1 m2 2的面积上均匀照射的面积上均匀照射1lm1lm的光通量,则照度为的光通量,则照度为1lx1lx,照度可用照度计直接测量。,照度可用照度计直接测量。二、光通量、发光强度与亮度二、光通量、发光强度
15、与亮度20马如宏马如宏 盐城工学院机械工程学院盐城工学院机械工程学院 Email:二、光通量、发光强度与亮度二、光通量、发光强度与亮度21马如宏马如宏 盐城工学院机械工程学院盐城工学院机械工程学院 Email:v照明与疲劳照明与疲劳v照明与工作效率照明与工作效率v照明与事故照明与事故第三节第三节 环境照明对作业的影响环境照明对作业的影响22马如宏马如宏 盐城工学院机械工程学院盐城工学院机械工程学院 Email:v照明对作业的影响,表现为能否使视觉系统功能得到照明对作业的影响,表现为能否使视觉系统功能得到充分发挥。充分发挥。v据实验表明,照度自据实验表明,照度自10lx10lx增加到增加到1kl
16、x1klx时,视力可提高时,视力可提高7070。视力不仅注视物体亮度的影响,还与周围亮度。视力不仅注视物体亮度的影响,还与周围亮度有关,当周围亮度与中心亮度相等,或周围稍暗时,有关,当周围亮度与中心亮度相等,或周围稍暗时,视力最好,若周围比中心亮,则视力会显著下降。视力最好,若周围比中心亮,则视力会显著下降。一、照明与疲劳一、照明与疲劳23马如宏马如宏 盐城工学院机械工程学院盐城工学院机械工程学院 Email:v在照明条件差的情况下,作业者长时间反复在照明条件差的情况下,作业者长时间反复辩认对象物,使明视觉持续下降,引起眼睛辩认对象物,使明视觉持续下降,引起眼睛疲劳,严重时会导致作业者的全身性
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