7. Расчет дневного света по методу Данилюка

Метод Данилюка получил широкое распространение для практических целей.

Метод основан по положении, что освещенность пропорциональна проекции телесного угла на освещаемую плоскость участка неба, который виден через светопроем.

А.М. Данилюк предложил разделить полусферу небосвода 100 меридианами и 100 параллелями на 10000 клеток, горизонтальные проекции которых равновелики между собой (рисунок 56). Получившиеся таким способом графики позволяют определить КЕО в заданной точке.

 

s₁ = s₂ = s₃ =…= s_n = n₁;       S₁ = S₂ = S₃ = S₄ =…= S_n= n₂;

e = 0,01 n₁n₂ , %

Рисунок 56 – Схема к расчету освещенности методом А.М. Данилюка

КЕО определяется простым умножением количества лучей, определенного по графику 1 (этим мы определяем количество двухгранников, видимых из расчетной точки через проем) на количество лучей, определенных по графику 2 (этим мы определяем количеств поясов неба, попавших в пределы проема). В результате, КЕО по методу А.М. Данилюка определяется из зависимости:

                                             

где n₁ – количество лучей, определенное по графику 1 на поперечном разрезе помещения; n₂ – количество лучей, определенное по графику 2 на плане или продольном разрезе помещения.

Площадь световых проемов F_ок в процентах от площади пола F_п, при которой обеспечиваются нормативные значения КЕО, приближенно определяется по следующим формулам:

При боковом освещении помещений:

                                          

где е^н – нормированное значение КЕО при боковом освещении помещения; t₀ – общий коэффициент светопропускания светового проема; r₁ – коэффициент, учитывающий повышение КЕО при боковом освещении светом, отраженным от поверхностей помещения и подстилающего слоя, прилегающего к зданию; h₀ – световая характеристика окна; К_зд – коэффициент, учитывающий затенение окон противостоящими зданиями;

При верхнем освещении помещений:

                                       

где F_ф – площадь световых фонарей; е^н – нормированное значение КЕО при верхнем освещении помещения; r₂ – коэффициент, учитывающий повышение КЕО при верхнем освещении светом, отраженным от поверхностей помещения; h_ф – световая характеристика фонаря или светового проема в плоскости покрытия.

При проектировании естественного освещения нужно иметь в виду что стоимость заполнения световых проемов, как правило, больше стоимости самого ограждения (стены или покрытия). Кроме того, излишнее остекление увеличивает эксплуатационные расходы в частности за отопление зданий. Поэтому нельзя допускать чрезмерных площадей остекления и без нужды применять светопрозрачные ограждения.

8. Основные законы светотехники

Фотометрия как самостоятельная отрасль науки начала создаваться

лишь в XVIII веке в связи с потребностью установления основных законов

распространения света, а также измерения электромагнитного излучения в

видимом спектральном диапазоне.

П. Бугер впервые вывел экспоненциальный закон ослабления

излучения при прохождении его через однородную оптическую среду.

Он разработал методику для измерения силы света и на основе

экспериментальных данных установил чувствительность глаза к малым

световым потокам и пороговые потоки для оценки реакции глаза на световое

излучение

1. Преломление в призме.

угол отклонения луча в призме зависит от показателя преломления вещества, из которого сделана призма. Как мы указывали выше, показатель преломления для разных цветов света различен (дисперсия). Для прозрачных тел показатель преломления фиолетовых лучей наибольший, затем следуют лучи синие, голубые, зеленые, желтые, оранжевые, и, наконец, красные, которые имеют наименьший показатель преломления. В соответствии с этим угол отклонения а для фиолетовых лучей наибольший, для красных — наименьший, и луч белого цвета, падающий на призму, по выходе из нее окажется разложенным на ряд цветных лучей (рис. 190 и рис. I на цветном форзаце), т. е. образуется спектр лучей.

2.Преломление в плоскопараллельной пластинке.

Пусть луч АВ (рис. 188) падает на плоскопараллельную стеклянную пластинку. В стекле он преломится и пойдет в направлении ВС. В точке С он снова преломится и выйдет из пластинки в направлении CD. Луч CD, выходящий из пластинки, параллелен падающему на пластинку лучу АВ.

3.  Полное внутреннее отражение.

при падении света на границу раздела двух сред световая энергия делится на две части: одна часть отражается, другая часть проникает через границу раздела во вторую среду. На примере перехода света из воздуха в стекло, т. е. из среды, оптически менее плотной, в среду, оптически более плотную, мы видели, что доля отраженной энергии зависит от угла падения. В этом случае доля отраженной энергии сильно возрастает по мере увеличения угла падения; однако даже при очень больших углах падения, близких к 90°, когда световой луч почти скользит вдоль поверхности раздела, все же часть световой энергии переходит во вторую среду Новое интересное явление возникает, если свет, распространяющийся в какой-либо среде, падает на границу раздела этой среды со средой, оптически менее плотной, т. е. имеющей меньший абсолютный показатель преломления. Здесь также доля отраженной энергии возрастает с увеличением угла падения, однако возрастание идет по иному закону: начиная с некоторого угла падения, вся световая анергия отражается от границы раздела. Это явление носит название полного внутреннего отражения.

4. Показатель преломления.

Показатель преломления зависит от оптических свойств и той среды, из которой луч падает, и той среды, в которую он проникает. Показатель преломления, полученный в том случае, когда свет из вакуума падает на какую-либо среду, называется абсолютным показателем преломления данной среды.

5. Обратимость световых лучей.

  В случае отражения и в случае преломления углы между лучами и перпендикуляром к поверхности раздела остаются неизменными, меняется только направление стрелок. Таким образом, если световой луч будет падать по направлению СВ , то луч отраженный пойдет по направлению ВА, т. е. окажется, что по сравнению с первым случаем

падающий и отраженный лучи поменялись местами. То же наблюдается и при преломлении светового луча. Пусть АВ — падающий луч, ВС— преломленный луч (рис. 182, в). Если свет падает по направлению СВ (рис. 182, г), то преломленный луч идет по направлению ВА, т, е. падающий и преломленный лучи обмениваются местами. Таким образом, как при отражении, так и при преломлении свет может проходить один и тот же путь в обоих противоположных друг другу направлениях (рис. 183). Это свойство света носит название обратимости световых лучей.

6.  Законы отражения и преломления света.

возможность видеть несветящиеся предметы связана с тем обстоятельством, что всякое тело частично отражает, а частично пропускает или поглощает падающий на него свет. нас интересовали главным образом явления диффузного отражения и пропускания. Именно благодаря этим явлениям свет, падающий на тело, рассеивается в разные стороны, |и мы получаем возможность видеть тело с любой стороны. В частности, благодаря рассеянному свету, хотя и слабому, мы видим отовсюду даже очень хорошие зеркала, которые должны были бы отражать свет только по одному направлению и, следовательно, быть заметными только по одному определенному направлению. Рассеянный свет возникает в этом случае из-за мелких дефектов поверхности, царапин, пылинок и т. д. В настоящей главе мы рассмотрим законы направленного (зеркального) отражения и направленного пропускания (преломления) света. Для того чтобы имело место зеркальное отражение или преломление, поверхность тела должна быть достаточно гладкой (не матовой), а его внутренняя структура — достаточно однородной (не мутной). Это означает, что неровности поверхности, равно как и неоднородности внутреннего строения, должны быть достаточно малы. Как и во всяком физическом явлении, выражение «достаточно мало» или «достаточно велико» означает малое или большое по сравнению с какой-то другой физической величиной, имеющей значение для изучаемого явления. В данном случае такой величиной является длина световой волны. В дальнейшем мы укажем способы ее определения. Здесь же ограничимся указанием, что длина световой волны зависит от окраски светового пучка и имеет значение от 400 нм (для фиолетового цвета) до 760 нм (для красного цвета). Таким образом, для того чтобы поверхность была оптически гладкой, а тело оптически однородным, необходимо, чтобы неровности и неоднородности были значительно меньше микрометра.

7. Прямолинейное распространение света и световые лучи.

Наблюдения показывают, что в однородной среде свет также распространяется вдоль прямых линий. Ряд опытов, иллюстрирующих это положение, общеизвестен. При освещении предмета точечным источником получается резкая тень (рис. 172), форма которой подобна форме некоторого сечения предмета, параллельного плоскости экрана; размеры же тени определяются взаимным расположением источника, предмета и экрана в полном соответствии с проецированием при помощи прямых линий. Наблюдающиеся иногда нерезкие тени (полутени) объясняются не отступлением направления распространения Рис. 172. При освещении точечным источником света S плоского объекта О, параллельного экрану, на экране появляется резкая тень O', подобная этому объекту