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La luce e la sua misura Prof. Gianpietro Cagnoli ITIS L. e A. Franchetti Citta di Castello 27 Nov. 2008.

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Presentazione sul tema: "La luce e la sua misura Prof. Gianpietro Cagnoli ITIS L. e A. Franchetti Citta di Castello 27 Nov. 2008."— Transcript della presentazione:

1 La luce e la sua misura Prof. Gianpietro Cagnoli ITIS L. e A. Franchetti Citta di Castello 27 Nov. 2008

2 27 Nov 2008La luce e la sua misura2 di 30 Locchio e la visione 120·10 6 bastoncelli 6·10 6 coni di 3 tipi sensibili ai colori

3 27 Nov 2008La luce e la sua misura3 di 30 I colori - Fisica

4 27 Nov 2008La luce e la sua misura4 di 30 I colori - Percezione 3 tipi di coni sensibili a 3 bande diverse I colori percepiti sono il risultato della composizione di stimoli Possiamo vedere piu colori di quelli presenti nellarcobaleno!!!! Quali sono questi colori che non sono nellarcobaleno? Marrone, Prugna, Violetto …

5 27 Nov 2008La luce e la sua misura5 di 30 Energia e Potenza della luce Come qualsiasi onda, anche la luce trasporta Energia LEnergia e proporzionale al quadrato dellAmpiezza dellonda, alla sua Vastità e alla sua Lunghezza La Potenza dellonda e proporzionale al quadrato dellAmpiezza, alla sua Vastità, ed alla sua Velocità P = E/t Locchio e sensibile alla potenza della luce che entra nella pupilla

6 27 Nov 2008La luce e la sua misura6 di 30 La sensibilita dellocchio Uguali potenze di luce a differenti lunghezze donda provocano sensazioni di diversa intensita SENSIBILITA SPETTRALE RELATIVA DELLOCCHIO UMANO V()

7 27 Nov 2008La luce e la sua misura7 di 30 Le curve Fotopiche e Scotopiche Fotopica = luminosita a livello normale, si vedono i colori Scotopica = basso livello di luminosita, assenza di colori

8 27 Nov 2008La luce e la sua misura8 di 30 La Fotometria La Fotometria si occupa della misura della luce in relazione agli effetti della percezione visiva Si differenzia dalla Radiometria perche questultima non tiene conto della percezione visiva quindi La Fotometria tiene conto della Fisiologia umana La Radiometria tratta ugualmente tutte le lunghezze donda

9 27 Nov 2008La luce e la sua misura9 di 30 Le grandezze fotometriche a)Flusso luminoso b)Intensita luminosa I c)Luminanza L d)Indice di abbagliamento UGR e)Temperatura di colore T f)Indice di resa dei colori Ra g)Efficienza luminosa a)Illuminamento E CONSIDERANDO LEMISSIONE CONSIDERANDO LA RICEZIONE

10 27 Nov 2008La luce e la sua misura10 di 30 Il Flusso Luminoso - 1 Rappresenta la potenza totale emessa da una sorgente luminosa Sarebbe misurata in Watt se locchio avesse una sensibilita costante. E invece misurata in lumen (lm) Lequivalenza e la seguente: 1 W = 683 lm quando = 555 nm 1 lm di giallo o 1 lm di verde o di luce bianca producono lo stesso effetto visivo Una lampadina chiara da 60 W emette 650 lm Il display del cellulare, circa 1 lm

11 27 Nov 2008La luce e la sua misura11 di 30 Il Flusso Luminoso - 2 Per misurare il di una sorgente luminosa bisogna usare la Sfera di Ulbricht

12 27 Nov 2008La luce e la sua misura12 di 30 LIntensita I - 1 Una lampadina emette la luce in tutte le direzioni allo stesso modo, ma altre sorgenti, come il display del cellulare emettono in maniera disomogenea Si definisce allora una grandezza che e il flusso emesso nellunita di angolo solido I =

13 27 Nov 2008La luce e la sua misura13 di 30 LIntensita I - 2 LIntensita luminosa e quindi Lunita di misura e la Candela (cd) 1 cd = 1 lm / 1 rad Esempio: dato che langolo solido di una sfera e 4 rad, la lampadina da 60 W di prima emette una intensita I = 650 lm / 4 rad 52 cd Per un cono di angolo 2, langolo solido vale: = 2 (1 – cos ) I =

14 27 Nov 2008La luce e la sua misura14 di 30 La Luminanza L - 1 La Luminanza quantifica laggettivo brillante La Luminanza e la densita superficiale di Intensita luminosa L = dove S e la superficie normale o efficace della sorgente S S [L] = cd m -2 = nit Lo schermo di un cellulare ha una luminanza di circa 200 nit

15 27 Nov 2008La luce e la sua misura15 di 30 La Luminanza L - 2 Come esempio di calcolo della luminanza consideriamo una lampada a vapore di sodio ad alta pressione con tubo di scarica cilindrico di 8 x 100 mm 2 che emetta perpendicolarmente alla superficie cilindrica un'intensità luminosa I = 4000 cd. La luminanza di questa superficie per un osservatore posto nella stessa direzione è: L = 4000 / (100 x 8) = 5 cd/ mm 2 = cd/m 2.

16 27 Nov 2008La luce e la sua misura16 di 30 La Luminanza L - 3 Ordini di grandezza della luminanza: Superficie del sole cd / m2 Lampada fluorescente lineare cd / m2 Superficie della luna piena cd / m2 Strada a traffico veloce sotto illuminazione artificiale circa 2 cd / m2

17 27 Nov 2008La luce e la sua misura17 di 30 LIlluminamento E - 1 Consideriamo ora lunica grandezza che si occupa della ricezione della luce LIlluminamento E e la densita superficiale di potenza ricevuta da una superficie S E = / S [E] = lm / m 2 = lux SnSn S S n =S cos

18 27 Nov 2008La luce e la sua misura18 di 30 LIlluminamento E - 2 LIlluminamento segue la legge dellinverso del quadrato della distanza: S n = ·d 2 In estate, a mezzogiorno, in pieno sole: circa lux In inverno, a mezzogiorno, all'aperto: circa lux Luna piena con cielo senza nuvole: circa 0.25 lux SnSn E = /S = I·/S n = = I·/·d 2 = = I/d 2

19 27 Nov 2008La luce e la sua misura19 di 30 Labbagliamento UGR Il parametro UGR (Unified Glare Rating) cerca di quantificare il fastidio creato dalle sorgenti luminose che entrano nel nostro campo visivo Lidea espressa dal calcolo dellUGR e la seguente: una sorgente e tanto piu fastidiosa quanto piu alto e il contrasto con la luminosita di fondo e quanto piu e al centro del nostro campo visivo

20 27 Nov 2008La luce e la sua misura20 di 30 Calcolo dellUGR L b = Luminanza di fondo espressa in cd·m -2 calcolata come E ind / (E = illuminamento) L = Luminanza delle sorgenti luminose = angolo solido delle sorgenti luminose p = indice di posizione di Guth tanto piu grande quanto piu la sorgente e ai margini del campo visivo

21 27 Nov 2008La luce e la sua misura21 di 30 Lindice di posizione p (formula forse sbagliata…) d = distanza longitudinale tra locchio e la sorgente s = distanza trasversale tra locchio e la sorgente Il calcolo di UGR, e quindi quello di p, si trovano nei documenti UNI (2005) e CIE 117 (1995), entrambi disponibili a pagamento

22 27 Nov 2008La luce e la sua misura22 di 30 Il calcolo di p V O d s

23 27 Nov 2008La luce e la sua misura23 di 30 Il grafico di p secondo Guth V/d O/d

24 27 Nov 2008La luce e la sua misura24 di 30 I valori raccomandati UNI Massimo comfort 16 < UGR < 30 Massimo abbagliamento

25 27 Nov 2008La luce e la sua misura25 di 30 Dove siamo arrivati… a)Flusso luminoso b)Intensita luminosa I c)Luminanza L d)Indice di abbagliamento UGR e)Temperatura di colore T f)Indice di resa dei colori Ra g)Efficienza luminosa a)Illuminamento E CONSIDERANDO LEMISSIONE CONSIDERANDO LA RICEZIONE

26 27 Nov 2008La luce e la sua misura26 di 30 La temperatura di colore T Sappiamo che le luci sono di diverso colore: una lampadina normale produce una luce giallina mentre un neon una luce bluastra La Temperatura di Colore T quantifica la tonalita di una sorgente luminosa Si parla di temperatura perche a quelle temperature un oggetto emette una luce tanto piu blu quanto piu e alta la temperatura - da 3000 a 3500 K : colore bianco caldo; - da 4000 a 5000 K : colore bianco neutro; - da 5500 a 7000 K : colore bianco freddo.

27 27 Nov 2008La luce e la sua misura27 di 30 Resa dei colori Color Rendering Index Si usano 8 colori pastello (Test Color) e si misurano gli spostamenti delle loro coordinate cromatiche quando sono illuminati dalla luce da misurare

28 27 Nov 2008La luce e la sua misura28 di 30 Color Rendering Index Ra Se lo spostamento e nullo allora Ra =100 Significa che la lampada e ottima Light sourceCCT (K)Ra Low Pressure Sodium (LPS/SOX)1800~5 Clear Mercury-vapor High Pressure Sodium (HPS/SON) Coated Mercury-vapor Halophosphate Cool White fluorescent Tri-phosphor Warm White Fluorescent Halophosphate Cool Daylight Fluorescent Quartz Metal Halide Tri-phosphor Cool White fluorescent Ceramic Metal Halide Incandescent/Halogen Light Bulb

29 27 Nov 2008La luce e la sua misura29 di 30 Efficienza luminosa LEfficienza Luminosa e il rapporto tra il flusso luminoso prodotto da una lampada e la potenza elettrica P che dobbiamo fornirgli Le lampade ad incandescenza hanno un rendimento di circa 12 lm/W Quelle al vapore di sodio a bassa pressione hanno un rendimento di 200 lm/W = P = lm W

30 27 Nov 2008La luce e la sua misura30 di 30 Grazie per lattenzione e BUON LAVORO !!


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