Εφαρμογές Φωτισμού και Πολυμεσικές Εφαρμογές

Transcript

1 Σύγχρονες Εξελίξεις σε Θέματα Φωτισμού και Οπτικών Τεχνολογιών ΣΦΠ 61/Β Δημήτριος Ζευγώλης Καθηγητής Ελληνικού Ανοικτού Πανεπιστημίου Εφαρμογές Φωτισμού και Πολυμεσικές Εφαρμογές ΤΟΜΟΣ Β Σύγχρονες Εξελίξεις σε Θέματα Φωτισμού και Οπτικών Τεχνολογιών

2

3

4 Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του υποέργου 2 με τίτλο «Ανάπτυξη έντυπου εκπαιδευτικού υλικού για τα νέα Προγράμματα Σπουδών» της Πράξης «Ελληνικό Ανοικτό Πανεπιστήμιο» η οποία έχει ενταχθεί στο Επιχειρησιακό Πρόγραμμα «Εκπαίδευση και Διά Βίου Μάθηση» (ΕΠΕΔΒΜ) του ΕΣΠΑ ( ), Άξονας Προτεραιότητας 7: «Ενίσχυση της Διά Βίου Εκπαίδευσης Ενηλίκων στις 8 Περιφέρειες Σύγκλισης» με κωδικό MIS και η οποία συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο - ΕΚΤ) και από εθνικούς πόρους, μέσω του Προγράμματος Δημοσίων Επενδύσεων (ΠΔΕ) του Υ.ΠΑΙ.Θ. Σύγχρονες Εξελίξεις σε Θέματα Φωτισμού και Οπτικών Τεχνολογιών Σημείωση Το ΕΑΠ είναι υπεύθυνο για την επιμέλεια έκδοσης και την ανάπτυξη των κειμένων σύμφωνα με τη Μεθοδολογία της εξ Αποστάσεως Εκπαίδευσης. Για την επιστημονική αρτιότητα και πληρότητα των συγγραμμάτων την αποκλειστική ευθύνη φέρουν οι συγγραφείς, κριτικοί αναγνώστες και ακαδημαϊκοί υπεύθυνοι που ανέλαβαν το έργο αυτό.

5 ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ Σχολή Εφαρμοσμένων Τεχνών Πρόγραμμα Σπουδών ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΦΩΤΙΣΜΟΥ ΠΟΛΥΜΕΣΑ Θεματική Ενότητα ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΦΩΤΙΣΜΟΥ ΚΑΙ ΠΟΛΥΜΕΣΙΚΕΣ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ Τόμος Β Σύγχρονες Εξελίξεις σε Θέματα Φωτισμού και Οπτικών Τεχνολογιών Συγγραφή ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ ΖΕΥΓΩΛΗΣ Καθηγητής στη Σχολή Εφαρμοσμένων Τεχνών του Ελληνικού Ανοικτού Πανεπιστημίου Κριτική Ανάγνωση ΧΑΡΗΣ ΚΑΜΠΕΖΙΔΗΣ Διευθυντής Ερευνών Εθνικού Αστεροσκοπείου Αθηνών & Δρ. Πανεπιστημίου Αθηνών Ακαδημαϊκός Υπεύθυνος για την ανάπτυξη του έντυπου διδακτικού υλικού του ΠΣ ΙΑΚΩΒΟΣ ΠΟΤΑΜΙΑΝΟΣ Καθηγητής Αριστοτέλειου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης Συντονιστής για την ανάπτυξη του έντυπου διδακτικού υλικού της ΘΕ ΦΡΑΓΚΙΣΚΟΣ ΤΟΠΑΛΗΣ Καθηγητής Εθνικού Μετσόβιου Πολυτεχνείου Ειδικός στη Μεθοδολογία της Ανοικτής και εξ Αποστάσεως Εκπαίδευσης ΗΛΙΑΣ ΜΑΥΡΟΕΙΔΗΣ Γλωσσική Επιμέλεια ΒΑΣΙΛΙΚΗ ΔΗΜΗΤΡΙΟΥ Τεχνική Επιμέλεια Καλλιτεχνική Επιμέλεια Σελιδοποίηση ΒΙΒΛΙΟΤΕΧΝΙΑ ΠΑΠΠΑΣ ΦΩΤΙΟΣ - ΔΟΥΒΟΥ ΣΕΒΑΣΤΗ Ο.Ε. ISBN: Κωδικός Έκδοσης: ΣΦΠ 61/Β Copyright 2013 για την Ελλάδα και όλο τον κόσμο ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ Πάροδος Αριστοτέλους 18, Περιβόλα Πατρών Τηλ.: , Φαξ: To παρόν έργο πνευματικής ιδιοκτησίας προστατεύεται κατά τις διατάξεις του Ελληνικού Νόμου (Ν. 2121/1993 όπως έχει τροποποιηθεί και ισχύει σήμερα) και τις διεθνείς συμβάσεις περί πνευματικής ιδιοκτησίας. Απαγορεύεται απολύτως η άνευ γραπτής αδείας του εκδότη, κατά οποιονδήποτε τρόπο ή μέσο, αντιγραφή, φωτοανατύπωση και εν γένει αναπαραγωγή, εκμίσθωση ή δανεισμός, μετάφραση, διασκευή, αναμετάδοση στο κοινό σε οποιαδήποτε μορφή (ηλεκτρονική, μηχανική κ.λπ.) και η εν γένει εκμετάλλευση του συνόλου ή μέρους του έργου.

6 ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ Σχολή Εφαρμοσμένων Τεχνών Πρόγραμμα Σπουδών ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΦΩΤΙΣΜΟΥ ΠΟΛΥΜΕΣΑ Θεματική Ενότητα ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΦΩΤΙΣΜΟΥ ΚΑΙ ΠΟΛΥΜΕΣΙΚΕΣ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ Τόμος Β Σύγχρονες Εξελίξεις σε Θέματα Φωτισμού και Οπτικών Τεχνολογιών ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ ΖΕΥΓΩΛΗΣ Καθηγητής στη Σχολή Εφαρμοσμένων Τεχνών του Ελληνικού Ανοικτού Πανεπιστημίου ΠΑΤΡΑ 2013

7 Βιογραφικό Ο Δημήτριος Ζευγώλης σπούδασε στη Φυσικομαθηματική Σχολή του Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης και συνέχισε μεταπτυχιακές σπουδές στο Πολυτεχνείο του Kaiserslautern στη Γερμανία. Εργάστηκε στο Διεθνές Κέντρο Μετρολογίας της Γερμανίας, στο Πανεπιστήμιο Κρήτης (Επίκουρος Καθηγητής), στα Πολυτεχνεία Ζυρίχης και Μονάχου (Επισκέπτης Καθηγητής) και στο Πανεπιστήμιο Πατρών (Αναπληρωτής Καθηγητής). Σήμερα είναι Καθηγητής στο Ελληνικό Ανοικτό Πανεπιστήμιο. Έχει δημοσιεύσει βιβλία και άρθρα στο χώρο των οπτικών τεχνολογιών. Προσωπική ιστοσελίδα:

8 Περιεχόμενα ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 Η χρήση του φωτός στα διάφορα κινήματα τέχνης Σκοπός, Προσδοκώμενα Αποτελέσματα, Έννοιες-Κλειδιά, Εισαγωγικές Παρατηρήσεις Τέχνη και επιστήμη Γενηθήτω τέχνη Αρχή από το θέατρο σκιών Ο χορός της φωτιάς Το φως αρχίζει να ακτινοβολεί Το φως γοητεύει και προσελκύει Η κυριαρχία του φωτός...40 Σύνοψη...50 Λίστα Ελέγχου Γνώσεων...51 Γλωσσάρι...52 Βιβλιογραφία...54 Οδηγός για Περαιτέρω Μελέτη...56 Απαντήσεις σε Ασκήσεις Αυτοαξιολόγησης...57 Απαντήσεις Δραστηριοτήτων...58 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 Ιστορική εξέλιξη των οπτικών τεχνολογιών Σκοπός, Προσδοκώμενα Αποτελέσματα, Έννοιες-Κλειδιά, Εισαγωγικές Παρατηρήσεις Αναδρομή στην Αρχαιότητα Ο δρόμος είναι άγνωστος Αναδρομή στο Μεσαίωνα Ο δρόμος είναι σκοτεινός...78

9 8 ΣΥΓΧΡΟΝΕΣ ΕΞΕΛΙΞΕΙΣ ΣΕ ΘΕΜΑΤΑ ΦΩΤΙΣΜΟΥ ΚΑΙ ΟΠΤΙΚΩΝ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΩΝ 2.3 Περίοδος από την Αναγέννηση έως το Διαφωτισμό Ο δρόμος τώρα ανακαλύπτεται Σύγχρονη Φυσική Ο δρόμος ανοίγει διάπλατα Σύγχρονες εξελίξεις στην επιστήμη Τηλεπικοινωνίες και Πληροφορική Ιατρική και Γενετική Οπτικές τεχνολογίες στη βιομηχανική παραγωγή Οπτικοί αισθητήρες Λειτουργικός και Αισθητικός φωτισμός Σύνοψη Λίστα Ελέγχου Γνώσεων Γλωσσάρι Βιβλιογραφία Οδηγός για Περαιτέρω Μελέτη Απαντήσεις σε Ασκήσεις Αυτοαξιολόγησης Απαντήσεις Δραστηριοτήτων ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 Το φως μέσα από τα φυσικά φαινόμενα Σκοπός, Προσδοκώμενα Αποτελέσματα, Έννοιες-Κλειδιά, Εισαγωγικές Παρατηρήσεις Φως εκ φωτιάς: συμβολισμοί και χρήσεις Φως εξ ηλεκτρισμού Η ταχύτητα του φωτός Η διπλή ζωή του φωτός Η εξημέρωση του φωτός Φως στην τέχνη. Τα παραδείγματα Berching και Lyon...142

10 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ Ανάκλαση Κανονική και διάχυτη ανάκλαση Διάχυτο και κατευθυνόμενο φως Φωτεινή ακτίνα και φωτεινή δέσμη Είδωλα από ανάκλαση Το φαινόμενο της ανάκλασης στην τέχνη Διάθλαση Ολική ανάκλαση Η ανάλυση του ηλιακού φωτός Η διάθλαση στην τέχνη Πόλωση Παραγωγή πόλωσης από ανάκλαση Παραγωγή πόλωσης από κρυστάλλους Η πόλωση στην τέχνη Διακριτική ικανότητα Περίθλαση, ο «εχθρός» της λεπτομέρειας Ευκρίνεια ειδώλου Η διακριτική ικανότητα στην τέχνη Σύνοψη Λίστα Ελέγχου Γνώσεων Γλωσσάρι Βιβλιογραφία Οδηγός για Περαιτέρω Μελέτη Απαντήσεις σε Ασκήσεις Αυτοαξιολόγησης Απαντήσεις Δραστηριοτήτων...195

11 10 ΣΥΓΧΡΟΝΕΣ ΕΞΕΛΙΞΕΙΣ ΣΕ ΘΕΜΑΤΑ ΦΩΤΙΣΜΟΥ ΚΑΙ ΟΠΤΙΚΩΝ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΩΝ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 Οπτικά στοιχεία και συστήματα Σκοπός, Προσδοκώμενα Αποτελέσματα, Έννοιες-Κλειδιά, Εισαγωγικές Παρατηρήσεις Περιθλαστικά οπτικά στοιχεία Ολογραφικά περιθλαστικά στοιχεία Είδη ολογραφικών περιθλαστικών στοιχείων Ολογραφικά οπτικά στοιχεία στο σχεδιασμό φωτισμού χώρων Οπτικές ίνες Ιστορική αναδρομή της εξέλιξης των οπτικών ινών Διαφάνεια στις οπτικές ίνες Φυσική ερμηνεία της διάδοσης του φωτός μέσα από οπτικές ίνες Διάδοση φωτεινής δέσμης μέσα από οπτικές ίνες Κατηγορίες οπτικών ινών Πλεονεκτήματα οπτικών ινών Εφαρμογές οπτικών ινών Συλλέκτες ηλιακού φωτός Άκαμπτοι φωταγωγοί Σχεδιάζοντας με οπτικές ίνες Ολογραφία Αναπαραγωγή ολογραφικής εικόνας Ιδιότητες ολογραμμάτων Εφαρμογές ολογραφίας Δημιουργική ολογραφία...244

12 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 11 Σύνοψη Λίστα Ελέγχου Γνώσεων Γλωσσάρι Βιβλιογραφία Οδηγός για Περαιτέρω Μελέτη Απαντήσεις σε Ασκήσεις Αυτοαξιολόγησης Απαντήσεις Δραστηριοτήτων ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 Σύγχρονες εξελίξεις: η επανάσταση στο φωτισμό στερεάς κατάστασης Σκοπός, Προσδοκώμενα Αποτελέσματα, Έννοιες-Κλειδιά, Εισαγωγικές Παρατηρήσεις Φωτισμός στερεάς κατάστασης Τι είναι τα LED; Πώς ένα LED εκπέμπει φως; Κατασκευή LED λευκού χρώματος Ιδιότητες και κατηγορίες των πηγών LED Κατηγορίες πηγών LED Πλεονεκτήματα χρήσης των LED Οργανικές δίοδοι εκπομπής φωτός και κβαντικά LED Φωτιστικές συνθέσεις με πηγές LED LED στις πόλεις, στις οδούς και στις προσόψεις κτιρίων LED σε εσωτερικούς χώρους LED στην τέχνη και τον πολιτισμό Λέιζερ Σύνοψη...289

13 12 ΣΥΓΧΡΟΝΕΣ ΕΞΕΛΙΞΕΙΣ ΣΕ ΘΕΜΑΤΑ ΦΩΤΙΣΜΟΥ ΚΑΙ ΟΠΤΙΚΩΝ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΩΝ Λίστα Ελέγχου Γνώσεων Γλωσσάρι Βιβλιογραφία Οδηγός για Περαιτέρω Μελέτη Απαντήσεις σε Ασκήσεις Αυτοαξιολόγησης Απαντήσεις Δραστηριοτήτων...297