FOTOMETRIJA I KOLORIMETRIJA

Transcript

1 VIZUALNE INFORMACIJE U PROMETU FOTOMETRIJA I KOLORIMETRIJA SVJETLOST dio elektromagnetskog zračenja koji podražuje osjetne stanice mrežnice oka i izaziva osjet vida. Spektar elektromagnetskog zračenja je širok i rasprostire se od kozmičkih zračenja do tehničkih izmjeničnih struja. Pojedina zračenja se razlikuju samo po različitim valnim duljinama, odnosno po frekvencijama. 1

2 Prikaz spektra elektromagnetskog zračenja U kontekstu vidljivog svjetla(rasvjete) koristi se usko područje spektra elektromagnetskog zračenja (područje valnih duljina od ~ 10 nm do ~ 10 µm), koje se naziva optičko zračenje. Vizualni osjećaj koji nastaje padom upadnog svjetlosnog toka(fluksa) na mrežnicu oka ima tri svojstva: TON BOJE Svojstvokojeomogućujeklasifikacijubojau smislu crvena, zelena, plava itd. ZASIĆENOST BOJE SJAJNOST BOJE Opisuje koliko se data boja udaljava od neutralno sivog. Svojstvo boje koje dozvoljava da se neka boja klasificira u smislu ekvivalentnosti sa osjećajem koji izaziva neki član niza neutralno sivog. OSJEĆAJ BOJE 2

3 TON BOJE ZASIĆENOST BOJE Boja Valna duljina [nm] Ljubičasta Plava Zelena Žuta SJAJNOST BOJE Narančasta Crvena SVJETLOSNI TOK Φ(FLUKS -F) Svjetlosni tok (Φ ili F) je veličina koja opisuje količinu svjetla, koje je emitirano iz izvora i prihvaćeno promatranom površinom objekta. JedinicasvjetlosnogfluksajeLUMEN(lm),takodajebrojlumenaunekom fluksu mjera njegove sposobnosti da izazove osjećaj sjajnosti. 3

4 JAKOST SVJETLA -I Jakost svjetla (I) je svjetlosni tok (fluks) kojeg emitira izvor (a kojeg zapaža oko) po prostornom kutu(ω). Jedinica jakosti svjetla je CANDELA(cd). Prostorni kut - STERADIJAN STERADIJAN jedinica za prostorni kut (promatranje iz centra kugle) Kut u prostoru, mjeren površinom kugle izraženom pomoću kvadrata polumjera. Puni kut: steradijana Bilo koji kut: površina S Ω = = sr 2 2 r r 1 sr je prostorni kut koji ima ishodište u centru kugle a koji na kuglinojplohi isijeca površinu jednaku kvadratu kuglina polumjera. 4

5 OSVJETLJENJE (ILUMINANCIJA) - E Osvjetljenje(E) je mjera za svjetlosni tok(fluks) koji upada na plohu površine S. Jedinica za osvjetljenje je LUX(lx). Lux je definiran kao osvjetljenje 1 m2 na kojeg pada ravnomjerno raspodijeljen svjetlosni tok od 1lm. Radi se isključivo o računskoj veličini koju naše oko ne primjećuje! Zakon udaljenosti (kvadrat) 0 Osvjetljenje (E) se smanjuje kvadratom udaljenosti. Npr.1m = 10 /1 = 10 lx 2m = 10/ 4 = 2,50 lx 3m = 10/ 9 = 1,11 lx 4m = 10/ 16 = 0,625 lx 1 i tako dalje... E 1 / r ² 2 5

6 SJAJNOST (LUMINANCIJA) - L Sjajnost(L) je svjetlosni tok(fluks) kojeg emitira promatrana površina, a kojeg zapaža oko, tj. to je pojam koji opisuje sjajnost osvijetljene ili svjetleće površine kako je vidi ljudsko oko. Jedinicazasjajnostjecd/m2,ilizaizvore svjetlosti je prikladnije reći cd/cm2. Sjajnost je jedina fotometrijska veličina koju Ljudsko oko može direktno vidjeti. Pregled osnovnih svjetlotehničkih veličina Veličina Oznaka Formula Mjerna jed. Svjetlosni tok (fluks) Φili F Φ = I x Ω Lumen (lm) Jakost svjetla I I = Φ/ Ω Candela(cd) Osvijetljenje E E = Φ/ S Lux(lx) Sjajnost L L = I/ S Candelapo kvadratnom metru (cd/m2) S osvijetljena ili svjetleća površina (m2) Ω prostorni kut (steradian, sr) 6

7 Međusobni odnos svjetlotehničkihveličina u realnom svijetu Svjetlosni tok Jakost svjetla Osvjetljenje Sjajnost Osvjetljenje tijekom sunčanog dana: lux Osvjetljenje mjeseca i zvijezda: 0,2 lux 7

8 Tablica sjajnosti za neke izvore svjetla Izvor svjetla Prosječna sjajnost (cd/m2) Sunce u podne 1,6 x 10 na 9 Xenonkino žarulja 0,2 5 x 10 na 9 Bistra standardna žarulja 2 x 10 na 6 2 x 10 na 7 Fluorescentna cijev 1,2 x 10 na 4 Bijeli oblak 1 x 10 na 4 Svijeća Vedro nebo Mjesec Ugodna unutarnja rasvjeta Bijeli papir pri 500 lx 100 Bijeli papir pri 5 lx 1 Noćno nebo Učinak rasvjetljenostinavidljivostu zavisnosti od rasvjete 8

9 Preporučive jakosti rasvjete za različite rasvjetne svrhe. ODREĐIVANJE OSVJETLJENJA Uređaji za mjerenje osvjetljenja nazivaju se LUKSMETRI. Luksometar PCE-174 9

10 Ilustrativnoje prikazanarasvjetljenostu zavisnostiod rasporeda izvora svjetlosti Uređaj konstruiran za uspoređivanje intenziteta dvaju točkastih izvora naziva se fotometar, odnosno instrument za mjerenje jačine svjetlosti. Princip rada fotometra 10

11 RASVJETA PJEŠAČKOG PRIJELAZA Kada je prosječna luminancija kolnika minimalno 2 cd/m2 tada pješački prijelaz nije potrebno posebno rasvjetljavati u području 50 m ispred i iza prijelaza. Ako to nije slučaj, pješački prijelaz se mora posebno rasvjetliti, tako da se postigne pozitivan kontrast između pješaka i kolnika (luminancija pješaka je veća od luminancije kolnika), što se obično postiže uporabom svjetiljke posebnih fotometrijskih karakteristika. SVJETLO I BOJE 11

12 Vidljivo zračenje(svjetlo) ljudsko oko ne percipira samo prema svjetloći(sjajnosti), nego i prema bojama. Svako fizikalno definirano vidljivo zračenje (određene jakosti i spektralnog sastava) pobudi u vidnom organu fiziološki osjećaj boje, koje se naziva podražaj boja. Akoseosvjetljavanekiobojeniobjekt,onćediosvjetla propustiti ili odraziti (reflektirati); to reflektirano zračenje prouzročiti će u organu vida osjećaj boje. Iztogaproizlazidabojaobjektamoženastatisamopri svjetlu (umjetnom ili prirodnom) te da objekt može poprimiti različite boje kada se osvjetljava svjetlom različitih boja. KOLORIMETRIJA znanost koja se bavi kvantitativnim vrednovanjem boja (mjerenje boja) tj. kako čovjek doživljava pojedinu boju i njezine osnovne karakteristike. Kolorimetrija za označavanje boja rabi poseban trikromatski sustav, koji omogućava ostvarenje svake boje aditivnim mješanjem triju prikladno izabranih podražaja boja. Trikromatski sustav, koji je međunarodno prihvaćen naziva se standardni kolorimetrijski sustav CIE 12

13 U kolorimetriji su posebno značajne tri boje od kojih je moguće miješanjem dobiti sve ostale boje. To su tzv. primarne ili osnovne boje: Plava (B) Zelena (G) Crvena (R) 465 nm 548 nm 610 nm Na valnim duljinama koje su veće od 770 nm nalazi se elektromagnetsko zračenje koje se naziva infracrveno ili toplinsko zračenje, dok se na valnim duljinama manjim od 380 nm nalazi ultraljubičasto ili UV zračenje. Disperzija svjetlosti Bijela svijetlost je sastavljena od mnoštva elektromagnetskih zračenja različitih valnih duljina tj. boja. 760 nm Uz pomoć prizme bijela svjetlost se može rastaviti na spektar boja. 380 nm 13

14 Boja se uvelike koristi u uređajima za kontrolu prometa: znakovima, signalima i oznakama. Boja Valna duljina [nm] Ljubičasta Plava Zelena Žuta Narančasta Crvena Neki objekti na cesti opažaju se i prepoznaju uvelike na osnovi njihove boje. Normalni vid boja nije moguć u uvjetima smanjenog osvjetljenja. Točna percepcija boje objekta zahtijeva četiri elementa: 1. promatrač mora biti trikromatičan, 2. objekt se mora oslikavati u centralnom području (foveal), 3. mora biti dovoljno osvjetljenja za funkciju čunjića i 4. vidni kut u odnosu na mrežnicu mora biti veći od oko 1/4 stupnja. Vozači s različitim stupnjevima nedostataka vida u boji često će imati poteškoća u prepoznavanju prometnih signalakadavozenoćučakiakosusignalipostavljenina standardni način, jer se zamračeni signali ne mogu vidjeti. 14

15 Svjetlost karakteriziraju tri veličine i to: 1. svjetlosni tok (fluks) koji je mjera efektivnosti svjetlosti, pri izazivanju osjećaja sjajnosti 2. dominantna valna dužina 3. čistoća KROMATIČNOST SVJETLOSTI odgovara osjećaju boje koje se inače zove ton boje zasićenost Pojam vezan za imena boja, crvenu, zelenu itd. Aditivna smjesa boja Miješanje osnovnih boja: crvena 15

16 Miješanje osnovnih boja: crvena zelena Aditivna smjesa boja Miješanje osnovnih boja: crvena zelena plava daju bijelu svjetlost Aditivna smjesa boja 16

17 Subtraktivno miješanje boja Takvo miješanje boja je miješanje čestica odnosno pigmenta različitih boja. Subtraktivnim miješanjem boja dobiju se drugačije boje nego aditivnim miješanjem. Primjer pisača u boji: KOMPLEMENTARNE BOJE dobiju se miješanjem primarnih boja. R + G = Y (žuta) G + B = C (cijan) R + B = M (purpurna) cyan yellow green red black violet magenta 17

18 Spektralna boja se može predstaviti u dvodimenzionalnom pravoukutnom koordinatnomsustavutočkomčijesukoordinatex=0,0082iy=0,5384. Ako se isti računi naprave za sve spektralne boje, i rezultati crtaju, dobije se krivulja koja se zove spektralna krivulja, a dijagram dijagram kromatičnosti. HVALA NA PAŽNJI! 18