Γενικές Αρχές Φωτισμού ΤΟΜΟΣ Α Δρ. Χάρης Καμπεζίδης Γενικές Αρχές Φωτισμού, Χρώμα και Φως
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 (2007-2013), Άξονας Προτεραιότητας 7: «Ενίσχυση της Διά Βίου Εκπαίδευσης Ενηλίκων στις 8 Περιφέρειες Σύγκλισης» με κωδικό MIS 296121 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. Γενικές Αρχές Φωτισμού, Χρώμα και Φως 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.
ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ Σχολή Εφαρμοσμένων Τεχνών Πρόγραμμα Σπουδών ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΦΩΤΙΣΜΟΥ ΠΟΛΥΜΕΣΑ Θεματική Ενότητα ΓΕΝΙΚΕΣ ΑΡΧΕΣ ΦΩΤΙΣΜΟΥ Τόμος A Γενικές Αρχές Φωτισμού, Χρώμα και Φως Συγγραφή ΧΑΡΗΣ ΚΑΜΠΕΖΙΔΗΣ Διευθυντής Ερευνών Εθνικού Αστεροσκοπείου Αθηνών & Δρ. Πανεπιστημίου Αθηνών Κριτική Ανάγνωση ΦΡΑΓΚΙΣΚΟΣ ΤΟΠΑΛΗΣ Καθηγητής Εθνικού Μετσόβιου Πολυτεχνείου 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 ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ ΖΕΥΓΩΛΗΣ Καθηγητής Σχολής Εφαρμοσμένων Τεχνών Ελληνικού Ανοικτού Πανεπιστημίου Ειδικός στη Μεθοδολογία της Ανοικτής και εξ Αποστάσεως Εκπαίδευσης ΜΟΪΡΑ ΧΙΛΛ Γλωσσική Επιμέλεια ΕΥΣΤΑΘΙΑ ΖΩΗ Τεχνική Επιμέλεια Καλλιτεχνική Επιμέλεια Σελιδοποίηση ΒΙΒΛΙΟΤΕΧΝΙΑ ΠΑΠΠΑΣ ΦΩΤΙΟΣ - ΔΟΥΒΟΥ ΣΕΒΑΣΤΗ Ο.Ε. ISBN: 978-960-538-945-1 Κωδικός Έκδοσης: ΣΦΠ 51/A Copyright 2014 για την Ελλάδα και όλο τον κόσμο ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ Πάροδος Αριστοτέλους 18, 26335 Περιβόλα Πατρών Τηλ.: 2610 367300, Φαξ: 2610 367650 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 αναπα- ραγωγή, 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.
ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ Σχολή Εφαρμοσμένων Τεχνών Πρόγραμμα Σπουδών ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΦΩΤΙΣΜΟΥ ΠΟΛΥΜΕΣΑ Θεματική Ενότητα ΓΕΝΙΚΕΣ ΑΡΧΕΣ ΦΩΤΙΣΜΟΥ Τόμος A Γενικές Αρχές Φωτισμού, Χρώμα και Φως ΧΑΡΗΣ ΚΑΜΠΕΖΙΔΗΣ Διευθυντής Ερευνών Εθνικού Αστεροσκοπείου Αθηνών & Δρ. Πανεπιστημίου Αθηνών ΠΑΤΡΑ 2014
Βιογραφικό Ο Δρ. Χάρης Καμπεζίδης είναι Διευθυντής Ερευνών στο Εθνικό Αστεροσκοπείο Αθηνών (ΕΑΑ). Είναι Διδάκτωρ Ατμοσφαιρικής Φυσικής (Εθνικό & Καποδιστριακό Παν/μιο Αθηνών, 1988), κάτοχος M.Sc. και M.Phil. στη Μηχανική Μικροκυματικών Επικοινωνιών (Παν/μιο του Leeds, ΗΒ, 1976, 1979), πτυχιούχος Φυσικής (Αριστοτέλειο Παν/μιο Θεσ/νίκης, 1974) και διπλωματούχος Ηλεκτρολόγος Μηχανικός (Παν/μιο Πατρών, 1984). Τα ερευνητικά του ενδιαφέροντα εστιάζονται στην ηλιακή ακτινοβολία/ενέργεια, το φυσικό φωτισμό, την ατμοσφαιρική θόλωση, τα ατμοσφαιρικά αερολύματα, την ατμοσφαιρική ρύπανση, τη διάβρωση υλικών από ατμοσφαιρικούς παράγοντες, τη μετεωρολογία, την κλιματολογία, την κλιματική μεταβολή. Έχει περισσότερες από 330 δημοσιεύσεις σε επιστημονικά περιοδικά και συνέδρια, εθνικά και διεθνή. Έχει συμμετάσχει και συντονίσει περισσότερα από 50 ερευνητικά έργα. Έχει δώσει πανεπιστημιακές διαλέξεις στα πεδία της περιβαλλοντικής μετεωρολογίας, της ηλιακής ενέργειας και του φυσικού φωτισμού. Είναι επιβλέπων 31 προπτυχιακών και 22 μεταπτυχιακών εργασιών και 10 διδακτορικών διατριβών, και μέλος ΣΕΠ στο Ελληνικό Ανοικτό Παν/μιο (2010-2011, 2011-2012 στο ΜΠΣ «Σχεδιασμός φωτισμού Πολυμέσα»). Έχει εκτεταμένη διοικητική εμπειρία. Έχει λάβει υποτροφίες από το Βρετανικό Συμβούλιο (1992-1997) και την DAAD (1992). Έχει τύχει διεθνούς αναγνώρισης ως κριτής εργασιών σε 47 διεθνή επιστημονικά περιοδικά και ως αξιολογητής ερευνητικών προτάσεων (διεθνών και εθνικών). Είναι ιδρυτής της Ομάδας Ατμοσφαιρικής Έρευνας του ΕΑΑ και υπεύθυνος επιστήμονας του Ακτινομετρικού Σταθμού του ΕΑΑ στο Θησείο.
Περιεχόμενα ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 Φύση του φωτός και ανθρώπινη όραση Σκοπός, Προσδοκώμενα Αποτελέσματα, Έννοιες-Κλειδιά, Εισαγωγικές Παρατηρήσεις...11 1.1 Η φύση του φωτός...13 1.2 Οφθαλμός Όραση...20 1.3 Είδη όρασης...22 Σύνοψη...25 Λίστα Ελέγχου Γνώσεων...26 Γλωσσάρι...27 Βιβλιογραφία...28 Προαιρετική Βιβλιογραφία...29 Οδηγός για Περαιτέρω Μελέτη...30 Απαντήσεις σε Ασκήσεις Αυτοαξιολόγησης...31 Απαντήσεις Δραστηριοτήτων...32 Κατάλογος εικόνων...36 Κατάλογος σχημάτων...37 Κατάλογος πινάκων...38 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 Ακτινοβολία μέλανος σώματος Σκοπός, Προσδοκώμενα Αποτελέσματα, Έννοιες-Κλειδιά, Εισαγωγικές Παρατηρήσεις...39 2.1 Ορισμός μέλανος σώματος Ο νόμος του Planck...41 2.2 O νόμος των Stefan-Boltzmann...44
8 ΓΕΝΙΚΕΣ ΑΡΧΕΣ ΦΩΤΙΣΜΟΥ, ΧΡΩΜΑ ΚΑΙ ΦΩΣ 2.3 Ο νόμος μετατόπισης του Wien...47 2.4 Χρωματική θερμοκρασία...49 Σύνοψη...52 Λίστα Ελέγχου Γνώσεων...53 Γλωσσάρι...54 Βιβλιογραφία...55 Προαιρετική Βιβλιογραφία...56 Οδηγός για Περαιτέρω Μελέτη...57 Απαντήσεις σε Ασκήσεις Αυτοαξιολόγησης...58 Απαντήσεις Δραστηριοτήτων...59 Κατάλογος εικόνων...61 Κατάλογος σχημάτων...62 Κατάλογος πινάκων...63 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 Φωτομετρικά μεγέθη και μονάδες Σκοπός, Προσδοκώμενα Αποτελέσματα, Έννοιες-Κλειδιά, Εισαγωγικές Παρατηρήσεις... 65 3.1 Στερεά γωνία Στερακτίνιο...68 3.2 Φωτεινή ροή...72 3.3 Φωτεινή ένταση...74 3.3.1 Φωτομετρικά διαγράμματα...75 3.4 Ένταση φωτισμού...78 3.5 Λαμπρότητα...82 3.6 Φωτομετρικοί νόμοι...85 3.6.1 Νόμος του αντίστροφου τετραγώνου (inverse square law)...85
ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 9 3.6.2 Νόμος του συνημίτονου (cosine law)...86 3.6.3 Νόμος του Lambert (Lambert law)...88 3.7 Θάμβωση...91 Σύνοψη...96 Λίστα Ελέγχου Γνώσεων...98 Γλωσσάρι...99 Βιβλιογραφία...101 Οδηγός για Περαιτέρω Μελέτη...102 Απαντήσεις σε Ασκήσεις Αυτοαξιολόγησης...103 Απαντήσεις Δραστηριοτήτων...105 Κατάλογος εικόνων...109 Κατάλογος σχημάτων...110 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 Χρωματομετρία Σκοπός, Προσδοκώμενα Αποτελέσματα, Έννοιες-Κλειδιά, Εισαγωγικές Παρατηρήσεις...115 4.1 Τριχρωματική θεωρία Χρωματικός κύβος...118 4.2 Προσθετική-αφαιρετική μείξη χρωμάτων...122 4.3 Χρωματικοί χώροι Χρωματικά συστήματα...126 4.4 Οι χρωματικοί χώροι CIE...128 4.5 Χρωματικός χώρος Munsell...137 Σύνοψη...146 Λίστα Ελέγχου Γνώσεων...147 Γλωσσάρι...148 Βιβλιογραφία...150 Οδηγός για Περαιτέρω Μελέτη...151
10 ΓΕΝΙΚΕΣ ΑΡΧΕΣ ΦΩΤΙΣΜΟΥ, ΧΡΩΜΑ ΚΑΙ ΦΩΣ Απαντήσεις σε Ασκήσεις Αυτοαξιολόγησης...152 Απαντήσεις Δραστηριοτήτων...155 Κατάλογος εικόνων...156 Κατάλογος σχημάτων...158 Κατάλογος πινάκων...159