Реферат: Яркость

Министерство образования РоссийскойФедерации

Волгоградский государственныйтехнический университет

Кафедра «Техническая эксплуатация иремонт автомобилей»

СЕМЕСТРОВАЯ РАБОТА

по дисциплине «Основы научныхисследований»

Тема: «Яркость»

Вариант: 75

Студент:               Мелихов Владимир Александрович

Группа:                 АТ-312

Направление:       5521 «Эксплуатация транспортных средств»

Преподаватель:    Зотов Николай Михайлович

Дата сдачи на проверку: ___________

Роспись студента:            ___________

Волгоград 2003

СОДЕРЖАНИЕ

Характеристика яркости…………………………………………………….3

Способы,датчики и приборы, используемые для измерения яркости и их принципы работы………………………………………………………8

Примерыизмерения яркости при производстве, испытании, диагностировании, техническомобслуживании и ремонте автомобилей или их элементов………………………………………11

Списоклитературы………………………………………………………...12

Характеристикаяркости

Яркость излучающей поверхности в астрономиии в физике определяется одинаково. Это понятие применимо только для протяженных(неточечных) источников, поскольку в ней присутствует площадь излучающейповерхности. Так как сила света убывает пропорционально квадрату расстояния доисточника, а телесный угол, под которым видна проекция излучающей площадки,также убывает по тому же закону, то яркость источника не зависит от расстояниядо него и в астрономии часто измеряется как поток с 1 кв. секунды дуги видимойповерхности источника или же как освещенность, создаваемую таким участком видимойповерхности источника.

Если попытаться датьопределение яркости, то оно может звучать так:

Яркость – это фотометрическая величина,характеризующая излучательную способность протяжённых тел в данном направлении.

Яркость тела в данномнаправлении определяется энергией, излучаемой в единицу времени внутриединичного телесного угла элементом поверхности тела, проекция которого наплоскость, перпендикулярную выбранную направлению, имеет единичную площадь. Заединицу яркости в Международной системе единиц (СИ) принят 1 кандела наквадратный метр  – яркость поверхности, каждый квадратный метр которой излучаетв перпендикулярном к ней направлении в пределах угла 1 стерадиан поток, равный1 люмену. В астрономии яркость часто измеряется видимой звёздной величинойповерхности площадью в одну квадратную секунду дуги. Ранее в Международнойсистеме единиц (СИ) за единицу яркости принимали 1 нит (1 нт=10кд/м2).

Для примера яркостьночного неба составляет около 21.6 квадратной секунды дуги, то есть около 2·10-4 нт, яркость видимой поверхности Солнца сотавляет  около  150000квадратных секунд дуги (примерно 1,4 нт), а средняя яркость полной Луны — примерно 0.25 квадратных секунд дуги (около         2,3·10-6 нт).

Если подходить копределению яркости с точки зрения физического смысла, то можно дать следующееопределение: Яркость поверхности – световой поток dФ, исходящий из площадки dS в рассматриваемом направлении, отнесенный у единицетелесного угла и к единице видимой величины площадки, т. е. dScosq:

                                        />         ,                          

где dZ=dФ/dW – сила света площадки dS (рис. 1). Буква В снабженаиндексом q, так какяркость зависит от угла q, под которым рассматривается площадка dS.

/>

Рис. 1

При рассмотрении полногосветового потока, посылаемого единицей светящейся поверхности в одну сторонунеобходимо ввести такое понятие как светимость

СветимостьюК называется полный световой поток, посылаемый единицейсветящейся поверхности в одну сторону, т. е. в телесный угол W=2p. Единица измерения светимости вМеждународной системе единиц (СИ) такая же, что и единица освещенности, то естьлюмен на квадратный метр (лм/м2). Так как световой поток с единицыповерхности в телесный угол dW равен dФ=Bq  cosqdW, то

                              />                       (1.15)

Для поверхностей,излучающих по закону Ламберта (т. е. поверхностная яркость не зависит отнаправления излучения), яркость Вq=В не зависит от угла q, поэтому

                                                 К=pВ                  

Так как световой поток,который в том числе характеризует яркость, прежде всего, воспринимаетсячеловеком посредством органов зрения, то есть глаз, то необходимо рассмотретькак он воспринимается человеком. При действии света на глаз возникаетраздражение сетчатки. От сетчатки возбуждение передается в зрительный нерв идалее в мозг, вызывая ощущение света. Свойство зрительного ощущения, согласнокоторому предметы кажутся испускающими больше или меньше света, называется светлотой.Как мы уже знаем, на сетчатку попадают только определенные доли всей световойэнергии, испускаемой предметами в окружающее пространство. Они выражаютсявеличинами яркостей. Таким образом, интенсивность световогораздражения определяется величинами яркостей, а интенсивность световогоощущения — величинами светлот. Чем больше яркость, тем больше светлота. Поэтомуможно сказать, что светлота есть мера ощущения яркости.

В повседневной жизнимежду понятиями яркости и светлоты часто не делают отчетливого различия, но приизучении зрительного восприятия света их необходимо четко различать. Яркость —объективная величина, ее можно измерить соответствующим прибором (как вы ужедогадались, он называется яркометром). Светлота — величина субъективная, как ивсе ощущения. Например, лист белой бумаги на солнечном свету летом имеетяркость порядка 30000 нт, а при свете настольной лампы — порядка 10–30 нт.Однако никто не скажет, что один и тот же лист бумаги в одном случае болеесветлый, чем в другом. В числе ряда особенностей зрительного восприятия здесьпроявляется его способность отделять характеристику освещения от характеристикиосвещаемого предмета. Это явление относится к разряду психологических, и, вчастности, связано с памятью.

Из сказанного следует,что светлота не может быть непосредственно измерена и выражена абсолютнымичислами. Однако возможна количественная оценка, выражаемая словами: больше,меньше, равно, намного больше или меньше, едва различается. Причем этимвыражениям можно вполне определенно сопоставить разности измеряемых яркостей.Таким образом можно изучить зависимость ощущения от раздражения.

В середине прошлого веканемецкий физик Вильгельм Эдуард Вебер (1804–1891) ставил опыты для того, чтобынайти зависимость между величинами раздражения и ощущения. В 1851г. Вебероткрыл закон, общий для всех органов чувств: и данная величина раздражения(яркость света, вес, сила звука, и др.) является мерой замечаемости егоизменения.

Говоря проще, меройчувственно воспринимаемых различий является не минимальная величина разностидвух раздражений при данном уровне раздражения, а относительная величина,которая остается неизменной при изменении раздражения.

DP/P = const

Позднее, в 1858г., ГуставФехнер (1801–1887, немецкий физик и врач) проводил опыты по зрительномуразличению яркостей. Он установил, что в случае яркостей отношение DP/Pпостоянно в большом практически используемом диапазоне яркостей. Фехнер вывелматематическую формулу зависимости изменения величины ощущения от изменениявеличины яркости.

DS = kDlgP

Так выглядит законВебера–Фехнера (k~100).

Эта формула имеет важноезначение. Она, в частности, объясняет, почему надо пользоваться величинамиоптических плотностей, а не соответствующими им величинами коэффициентовпропускания и отражения. Действительно, если построить шкалу яркостей,оптические плотности которой составляют равномерный ряд, то она будетвосприниматься как равномерная шкала светлот.

Ранее рассматриваласьразница двух яркостей при абстрагировании от их окружения, неявно предполагая,что разница между ними много меньше их значений. При рассмотрении реальныхобразов это не так — мы имеем некоторый диапазон яркостей и некоторый среднийуровень яркости — и наше восприятие изменится.

Было установлено, что внатуральном объекте с максимальной яркостью 6000 нт, интервалом яркостей 2.3(200:1) и уровнем адаптации глаза 1500 нт человеческий глаз может различить 100уровней яркости. Эти показатели соответствуют ландшафту при среднем уровнеосвещения его дневным светом. В объекте с максимальной яркостью 40 нт, интерваломяркостей 1.6 (40:1) и уровнем адоптации 10 нт глаз может различить около 70уровней яркости. Эти показатели соответствуют фотоотпечатку на бумаге вышеупомянутого ландшафта и рассматриваемого при среднем искусственном освещении.

Способы,датчики и приборы, используемые для измерения яркости и их принципы работы

Для измерения яркостислужит прибор яркомер. Яркомер предназначен для измерения яркости участковрабочего поля экрана. Размеры фотометрируемых участков в зависимости от формыдолжны быть следующих размеров: круглые — диаметр от не более 0,1 мм до неменее 20 мм, прямоугольные — ширина не более 0,05 мм, длина — от 2,0 до 5,0 мм.Пределы измерения — от не более 1,0 до не менее 200 кд/м2 (основнойдиапазон) с расширением верхнего предела измерения за счет калиброванногоослабителя света. Основная погрешность измерения должна составлять не более 10%. Погрешность коррекции относительной спектральной чувствительностифотоприемника под относительную спектральную световую эффективность монохроматическогоизлучения для дневного зрения — не более 10 %.

Перед проведениемизмерений должна быть обеспечена подготовка фотометрируемых участков и средствизмерения в соответствии с их эксплуатационной документацией. Измеренияпроводят в нормальных климатических условиях по ГОСТ 21552, если другое неустановлено нормативными документами (НД) на фотометрируемые участки. Измеренияпроводят не ранее чем через 20 мин после включения питания, если непрелус-мотрен иной режим технической документацией на изделие и программойиспытаний. Измерения параметров изображения проводят в пяти участках экрана,если другое не установлено методами измерения конкретных параметров:

— в центре рабочего поляэкрана, т.е. на пересечении его диагоналей;

— по диагоналям на расстоянииот углов рабочего поля, составляюшем 0,1 длины диагонали.

 Измерение параметровизображения проводят как в затемненном помещении, так и при наличииискусственного внешнего освещения. Освещение экрана должно быть диффузным илиугол падения света должен быть равен или более 45" относительно нормали кплоскости, касательной поверхности экрана в его центре. Яркость изображения Lна экране, складывающуюся из двух составляющих: яркости излучения Lизл и отраженной яркости Lотp, обусловленной внешним освещением,рассчитывают по формуле:

L= Lизл+Lотр

 Яркость изображенияопределяют непосредственным измерением яркости экрана с помощью яркомера, либоопределяют раздельно яркость излучения и отраженную яркость. Измерение яркостиизлучения проводят в затемненном помещении при освещенности экрана, непревышающей 5 лк. Отраженную яркость измеряют при выключенном дисплее идиафрагме яркомера, перекрывающей более 1,0 % площади экрана. Допускаетсяотраженную яркость Lотр рассчитывать по формуле:

Lотр=Е·Рд,

  где Е — освещенностьэкрана, лк;

 Рд —коэффициент диффузного отражения экрана.

 Значение Е задают исходяиз нормативных данных на фотометрируемые участки и методов испытания конкретныхпараметров, но не менее 250 лк. Значение Рд определяют по приложениюстандарта. Допускается применять значение Рд, указанное в нормативныхданных на фотометрируемые участки. При измерении яркости оптическую осьяркомера ориентируют параллельно нормали к плоскости, касательной поверхностиэкрана в его центре. Используемую диафрагму яркомера и расстояниефотометрирования устанавливают в методах измерения конкретных параметров. Измерениевизуальных эргономических параметров проводят на специальных тест-изображениях,установленных в методах измерения конкретных параметров. Тест-изображениядолжны соответствовать наивысшему стандарту разложения из поддерживаемых фотометрируемыхучастков конкретного типа в соответствии с нормативными документами на них. Дляизмерения параметров изображения проводят начальную установку яркости фотометрируемыхучастков. Для этого воспроизводят тест-объект в виде светлого участка в центреэкрана с размерами, превышающими размер одного знакоместа, и однороднойяркостью, соответствующей нижнему уровню кодирования яркостью. Задаютфиксированное значение освещенности в вертикальной плоскости экрана, но неменее 250 лк. При измерениях в затемненном помещении используют заданноезначение освещенности для вычисления отраженной яркости L по формуле. При работе в условиях освещенного помещениязаданную освещенность в вертикальной плоскости экрана создают от внешнегоисточника света. С помощью органов управления, расположенных в фотометрируемыхучастках, устанавливают яркость изображения тест-объекта L2 в центреэкрана, равной или более 35 кд/м2. При этом растр на экране долженбыть едва различим, а контрастность тест-объекта и фона с учетом отраженнойяркости должна быть не менее 3:1. Для многоцветных фотометрируемых участковначальную установку яркости проводят в белом цвете, если другое не указано в нормативныхдокументах на фотометрируемые участки. После начального установления яркостирегулирование яркости органами управления, расположенными в фотометрируемомучастке, не допускается. Изменение яркости при испытаниях проводят путемсистемного задания уровня кодирования яркостью.

Примеры измерения яркости припроизводстве, испытании, диагностировании, техническом обслуживании и ремонтеавтомобилей или их элементов

В современнойавтомобильной промышленности яркость измеряют не только для определениясоответствия яркости фар нормативному значению и определения правильностифокусировки ближнего и дальнего света фар. На сегодняшний день уже прошлигосударственную аккредитацию и лицензирование и не так давно были запущены всерийное производство приборы регистрации скорости (радары) нового поколения,которые позволяют не только более точно определить действительную скоростьдвижения автомобиля практически при любых условий окружающей среды, а иопределить многие другие параметры транспортного средства при помощи установленногов нём специального компьютерного чипа.

Также яркость измеряютпри проверке правильности постановки углов рулевых колёс.

Списоклитературы

1.           ЯворскийБ.М., Детлаф А.А. Курс общей физики. Т. III Изд 2-е. Учебник. М.: Высшая школа,1972.

2.           Енохович А.С.Справочник по физике и технике: учебное пособие для студентов технических вузови инженрных работников. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Просвещение, 1989.

3.           Харт Х.Введение в измерительную технику: Пер. с нем.       М.М. Гельмана. –М.: Мир,1999.

4.           Измерения впромышленности: Справ. изд. в 3-х кн.: Пер. с нем./Под ред. П. Профоса.-2-еизд., перраб. И доп.-М.: Металлургия, 1990.

5.           erudite.nm.ru/

6.           phys.spb.ru/

7.           physics.hut.ru/

8.           www.rphtt.ru/