Энциклопедия света

Предлагаем вашему вниманию "Энциклопедию Света" – новую книгу о свете, в которой представлена практическаяинформация по современному осветительному оборудованию, его эксплуатации и дизайну освещения. Энциклопедия",по замыслу ее создателей, послужит не только настольным пособием для профессионалов – от менеджеров по продажамдо технических консультантов и специалистов по проектированию светотехнических компаний, но и путеводителем вмире светотехники для широкого круга пользователей.

В отличие от эфемерных дизайна и эстетики, светотехника относится еще и к точным наукам, поэтому к световымрешениям наряду с условными представлениями (красиво – некрасиво, общепринято – оригинально), применимы ижесткие оценки (правильно – неправильно). Стремление к повышению уровня компетенции и профессионализма в областисвета неизбежно приводит нас к множеству разрозненных литературных источников, каждый из которых содержит лишькрупицу полезных на практике знаний. Чтобы преодолеть это досадное обстоятельство в наш век дефицита времени начтение, и была задумана книга Александра Фомина "Энциклопедия Света". Не содержащая формул и сложныхтеоретических выкладок, она дает читателю максимум необходимых с практической точки зрения знаний об истории,устройстве, ассортименте и маркировках источников света и схемах их включения.

Рис. 1

Рис. 2

Рис. 3

Рис. 4

Рис. 5

В настоящий момент к изданию подготовлен первый том, посвященный основам светотехники, современнымэлектрическим лампам и техническим аспектам их эксплуатации. В этом и следующем номерах журнала мы публикуемотрывок из первой главы, раскрывающей азы "научной" светотехники и служащей поэтому своеобразным мостикоммежду миром практиков – дизайнеров и архитекторов, применяющих свет, и математически строгим многообразиемсветового оборудования и физическими основами его работы.

Понятие света

Наша жизнь протекает в мире, переполненном электромагнитными излучениями, которые представляют собойраспространяющиеся в пространстве колебания напряженностей электрического и магнитного полей. Количествоколебаний в секунду называется частотой излучения (1 колебание в секунду = частота 1 герц), а расстояние на осираспространения излучения между точками с одинаковой напряженностью поля (рис. 1.1) – длиной волны излучения (измеряетсяв метрах). На практике мы имеем дело с частотами от единиц до сотен миллионов герц.

Электромагнитное излучение непрерывно по всему спектру, часть которого воспринимается разными органамичеловеческого организма. Другие его части человек научился распознавать и использовать при помощи специальногооборудования, например, радиоприемников и передатчиков. Для удобства описания излучения оно было разбито наусловные диапазоны длин волн, имеющие практическое значение.

Светом принято называть излучение, напрямую воспринимаемое глазом. Его длины волн лежат в промежутке от 380 до 780нм (1 нм = 10-9 м, то есть одна миллионная миллиметра). Разумеется, чувствительность глаз у каждого человекаиндивидуальна, но в светотехнике пользуются параметрами среднестатистического зрительного аппарата человека.Кроме того, излучение этого диапазона совершенно иначе воспринимается другими видами живых существ. Например,большинство млекопитающих видит излучения с длиной волны до 900–1000 нм, уже не доступные для зрения человека. Такимобразом, для них восприятие света имеет другие границы.

Вплотную по спектру к свету, или видимому излучению, примыкают еще два излучения – ультрафиолетовое (от 10 до 380 нм)и инфракрасное (от 780 нм до 1 мм). Каждое из них разделено на три условные группы, характеризующие удаление длиныволны от видимой части спектра: УФ-A, УФ-B, УФ-C и ИК-А, ИК-B, ИК-C (рис. 1.2, шкала длин волн не в масштабе). Диапазон длинволн, совместно занимаемый видимым, инфракрасным и ультрафиолетовым излучениями (от 10 нм до 1 мм), носит названиеоптического.

Световое излучение каждой длины волны воспринимается как цветное. С детства всем знакома пословица "КаждыйОхотник Желает Знать, Где Сидит Фазан". Первые буквы слов в ней являются первыми буквами названий цветов,расположенных согласно видимому спектру по мере убывания длины волны (рис. 1.3), – красный, оранжевый, желтый,зеленый, голубой, синий, фиолетовый. Чувствительность глаза к разным длинам волн неодинакова (кроме того, взависимости от длины волны мы получаем принципиально разные ощущения благодаря способности человеческого глазаразличать цвета). Она наиболее высока в середине видимого диапазона, приходящейся на зеленый свет, длина волны 555нм, и минимальна к его краям, то есть в области синих и красных излучений (рис. 1.4). Очевидно, что излучение одной итой же мощности воспринимается глазом как более интенсивное, если в его спектре больше зеленого света. Этопозволило ввести специальную систему оценки количества света, напрямую связанную со среднестатистическойчувствительностью глаза.

Иногда люди, не знакомые с теорией света, задают вопрос, какова длина волны белого света. Подобная постановкавопроса в принципе неправильна. Белый свет – это смесь цветных излучений, результат воздействия на глаз набораразличных длин волн. Именно этим объясняется тот не всегда очевидный факт, что в природе не существует идеальнобелого (не имеющего оттенка) излучения. Любой реальный белый свет имеет оттенок, определяющийся соотношениемвходящих в него красных, синих и зеленых излучений. Понятие белого излучения перешло и в другие области техники,например, "белым" шумом специалисты по звуку называют произвольную смесь разнотональных звучаний.

Свет, как и любое электромагнитное излучение, производится источниками, преобразующими в него другие видыэнергии (тепловую, электрическую, химическую). Он распространяется в вакууме и средах, поглощается веществами, атакже преломляется и отражается (меняет направление) на границах разнородных сред. Любое вещество отражает,пропускает и поглощает световую энергию. В соответствии с этим световые свойства веществ принято описыватьдолями отраженного, пропущенного и поглощенного света, которые называются коэффициентами отражения, пропусканияи поглощения. Согласно закону сохранения энергии сумма этих коэффициентов всегда равна единице, а сами онитрадиционно выражаются в долях единицы или процентах.

Несмотря на то что свет достаточно подробно описан традиционными теориями излучения, они не могут объяснитьнекоторых его свойств. Одно из них – так называемое световое давление. Еще в древние времена было замечено, чтоскорость течения реки замедляется, когда яркий солнечный свет направлен против течения. Позже удалось обнаружить,что оптическое излучение способно как бы вырывать заметный поток электронов с поверхности вещества. Для описанияи практического применения этого явления была разработана специальная теория, представляющая оптическоеизлучение в виде потока условных частиц – квантов. Таким образом, в современной науке свет и прилегающие к немуизлучения описываются сразу двумя теориями – волновой и квантовой, каждая из которых нашла свою областьприменения.

Для целей практической светотехники вполне достаточно волновой теории света (теории электромагнитногоизлучения).