Kỹ thuật chiếu sáng: Đề tài nghiên cứu chi tiết

B CÔNG TH NGỘ ƯƠ

TR NG Đ I H C CÔNG NGHI P TP H CHÍ MINHƯỜ Ạ Ọ Ệ Ồ

KHOA CÔNG NGH ĐI N TỆ Ệ Ử

 

B MÔN : THÍ NGHI M K THU T ĐI NỘ Ệ Ỹ Ậ Ệ

Đ TÀI : Ề

K THU T CHI U SÁNGỸ Ậ Ế

GVHD : TS L U TH VINHƯ Ế

SVTH : L NG XUÂN DUYƯƠ

H C PH N: 111200604Ọ Ầ

MSSV: 10244441

Tp.HCM…..ngày….tháng .10..năm 2011

NH N XÉT C A GIÁO VIÊN H NG D NẬ Ủ ƯỚ Ẫ

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------

A . ÁNH SÁNG , CÁC Đ I L NG C  B N ĐO ÁNH SÁNGẠ ƯỢ Ơ Ả
1. Ánh sáng
Ánh sáng là t  ph  thông dùng đ  ch  cácừ ổ ể ỉ  b c x  đi n tứ ạ ệ ừ có b c sóngướ  n m trong vùngằ quang 
phổ nhìn th y đ c b ng m t th ng (t c là t  kho ng 400ấ ượ ằ ắ ườ ứ ừ ả nm đ n 700 nm). Gi ng nh  m iế ố ư ọ  
b c x  đi n t , ánh sáng có th  đ c mô t  nh  nh ng đ tứ ạ ệ ừ ể ượ ả ư ữ ợ  sóng h tạ chuy n đ ng g i làể ộ ọ  photon. 
Ánh sáng do M t Tr iặ ờ  t o ra còn đ c g i làạ ượ ọ  ánh n ngắ (hay còn g i là ánh sáng tr ng bao g mọ ắ ồ  
nhi u ánh sáng đ n s c bi n thiên liên t c t  đ  đ n tím); ánh sángề ơ ắ ế ụ ừ ỏ ế  M t Trăngặ mà chúng ta th yấ 
đ c g i làượ ọ  ánh trăng th c t  là ánh sáng do m t tr i chi u t i m t trăng ph n x  đi t i m tự ế ặ ờ ế ớ ặ ả ạ ớ ắ  
ng i; doườ  đèn t o ra còn đ c g i làạ ượ ọ  ánh đèn; do các loài v tậ phát ra g i làọ ánh sáng sinh h cọ.
"Ánh sáng l nh" là ánh sáng cóạ b c sóngướ  t p trung g n vùngậ ầ  quang phổ tím. "Ánh sáng nóng" là 
ánh sáng có b c sóng n m g n vùngướ ằ ầ  đỏ. Ánh sáng cóquang phổ tr i đ u t  đ  đ n tím làả ề ừ ỏ ế  ánh 
sáng tr ngắ; còn ánh sáng có b c sóng t p trung t i vùng quang ph  r t h p g i là "ánh sáng đ nướ ậ ạ ổ ấ ẹ ọ ơ  
s c".ắ
Môn h c nghiên c u s  lan truy n và các tính ch t c a ánh sáng trong và gi a các môi tr ngọ ứ ự ề ấ ủ ữ ườ  
khác nhau g i làọ quang h cọ.
V n t c trong chân khôngậ ố
Trong chân không, các thí nghi m đã ch ng t  ánh sáng nói riêng, hay các b c x  đi n t  nóiệ ứ ỏ ứ ạ ệ ừ  
chung, đi v i v n t c không thay đ i, th ng đ c ký hi u là c = 299.792.458 m/s, th m chíớ ậ ố ổ ườ ượ ệ ậ  
không ph  thu c vào h  quy chi u. Hi n t ng này đã thay đ i nhi u quan đi m v  c  h c cụ ộ ệ ế ệ ượ ổ ề ể ề ơ ọ ổ 
đi n c a Isaac Newton và thúc đ y Albert Einstein tìm ra lý thuy t t ng đ i.ể ủ ẩ ế ươ ố
năng l ng c a m t h t photon có b c sóng λ là hc/λ, v i h là h ng s  Planck và c là t c đượ ủ ộ ạ ướ ớ ằ ố ố ộ 
ánh sáng trong chân không. Photon không có kh i l ng ngh , do đó đ ng l ng c a h t photonố ượ ỉ ộ ượ ủ ạ  
b ng năng l ng c a nó chia cho t c đ  ánh sáng, h/λ. Tính toán trên thu đ c t  công th c c aằ ượ ủ ố ộ ượ ừ ứ ủ  
thuy t t ng đ i:ế ươ ố
E2-p2c2 = m02c4
v i:ớ
E là năng l ng c a h tượ ủ ạ
p là đ ng l ng c a h tộ ượ ủ ạ
m0 là kh i l ng nghố ượ ỉ
t ng tác v i v t ch tươ ớ ậ ấ
V i m t ng iớ ắ ườ
Đ  h p th  ánh sáng theo b c sóng c a ba t  bào th n kinh hình nón (các đ ng màu) và c a tộ ấ ụ ướ ủ ế ầ ườ ủ ế 
bào c m th  ánh sáng y u (đ ng g ch)   m t ng iả ụ ế ườ ạ ở ắ ườ
Các dao đ ng c a đi n tr ng trong ánh sáng tác đ ng m nh đ n các t  bào c m th  ánh sángộ ủ ệ ườ ộ ạ ế ế ả ụ  
trong m t ng i. Có 3 lo i t  bào c m th  ánh sáng trong m t ng i, c m nh n 3 vùng quang phắ ườ ạ ế ả ụ ắ ườ ả ậ ổ 
khác nhau (t c ba màu s c khác nhau). S  k t h p cùng lúc 3 tín hi u t  3 lo i t  bào này t o nênứ ắ ự ế ợ ệ ừ ạ ế ạ  
nh ng c m giác màu s c phong phú. Đ  t o ra hình  nh màu trên màn hình, ng i ta cũng s  d ngữ ả ắ ể ạ ả ườ ử ụ  
3 lo i đèn phát sáng   3 vùng quang ph  nh y c m c a ng i (xem ph i màu phát x ).ạ ở ổ ạ ả ủ ườ ố ạ

T bào c m giác màu đ và màu l c có ph h p th r t g n nhau, do v y m t ng i phân bi tế ả ỏ ụ ổ ấ ụ ấ ầ ậ ắ ườ ệ

đ c r t nhi u màu n m gi a màu đ và l c (màu vàng, màu da cam, xanh nõn chu i, ...). T bàoượ ấ ề ằ ữ ỏ ụ ố ế

c m giác màu l c và màu lam có ph h p th n m xa nhau, nên m t ng i phân bi t v các màuả ụ ổ ấ ụ ằ ắ ườ ệ ề

xanh không t t. Trong ti ng Vi t, t "xanh" đôi khi h i m h - v a mang nghĩa xanh l c v a mangố ế ệ ừ ơ ơ ồ ừ ụ ừ

nghĩa xanh lam.

Võng m c ng i đ c chia làm 2 l p (xét v m t ch c năng) g m l p t bào c m nh n ánh sángạ ườ ượ ớ ề ặ ứ ồ ớ ế ả ậ

và l p t bào d n truy n xung th n kinh đi n th . Trong y h c, ng i ta còn phân võng m c thànhớ ế ẫ ề ầ ệ ế ọ ườ ạ

10 l p theo c u trúc gi i ph u mô h c và hình thái c a nó.ớ ấ ả ẫ ọ ủ

V t bào h c, võng m c ng i ch có 2 lo i t bào: t bào g y và t bào nón. T bào g y có ch cề ế ọ ạ ườ ỉ ạ ế ế ậ ế ế ậ ứ

năng xác đ nh v c u trúc, hình th v t, nh ng hình nh trong t i T bào nón có ch c năng xác đ nhị ề ấ ể ậ ữ ả ố ế ứ ị

rõ v màu s c, đ s c nét Trong đó, t bào nón l i đ c phân thành 3 lo i, nh n c m màu s c ánhề ắ ộ ắ ế ạ ượ ạ ậ ả ắ

sáng t ng ng v i 3 vùng quang ph khác nhauươ ứ ớ ổ

C ng đ sáng theo b c sóng c a b c x đi n t M t Tr i ngay ngoài khí quy n Trái Đ tườ ộ ướ ủ ứ ạ ệ ừ ặ ờ ể ấ

Các sinh v t khác con ng i có th c m th đ c nhi u màu h n (chim 4 màu g c) ho c ít màuậ ườ ể ả ụ ượ ề ơ ố ặ

h n (bò 2 màu g c) và nh ng vùng quang ph khác (ong c m nh n đ c vùng t ngo i).ơ ố ở ữ ổ ả ậ ượ ử ạ

V i m t các sinh v tớ ắ ậ

H u h t m t c a các sinh v t nh y c m v i b c x đi n t có b c sóng n m trong kho ng tầ ế ắ ủ ậ ạ ả ớ ứ ạ ệ ừ ướ ằ ả ừ

300 nm đ n 1200 nm. Kho ng b c sóng này trùng kh p v i vùng phát x có c ng đ m nh nh tế ả ướ ớ ớ ạ ườ ộ ạ ấ

c a M t Tr i. Nh v y có th suy lu n là vi c các loài v t trên Trái Đ t đã ti n hoá đ thu nh nủ ặ ờ ư ậ ể ậ ệ ậ ấ ế ể ậ

vùng b c x t nhiên m nh nh t đem l i l i th sinh t n cho chúng. Không h ng u nhiên màứ ạ ự ạ ấ ạ ợ ế ồ ề ẫ

b c sóng ánh sáng (vùng quang ph m t ng i nhìn đ c) cũng trùng vào khu v c b c x m nhướ ổ ắ ườ ượ ự ứ ạ ạ

này.

Trong l ch s khám phá, đã có nhi u lý thuy t đ gi i thích các hi n t ng t nhiên liên quan đ nị ử ề ế ể ả ệ ượ ự ế

ánh sáng. D i đây trình bày các lý thuy t quan tr ng, theo trình t l ch s .ướ ế ọ ự ị ử

Lý thuy t h t ánh sáng, đ c Isaac Newton đ a ra, cho r ng dòng ánh sáng là dòng di chuy n c aế ạ ượ ư ằ ể ủ

các h t v t ch t. Lý thuy t này gi i thích đ c hi n t ng ph n x và m t s tính ch t khác c aạ ậ ấ ế ả ượ ệ ượ ả ạ ộ ố ấ ủ

ánh sáng; tuy nhiên không gi i thích đ c nhi u hi n t ng nh giao thoa, nhi u x mang tính ch tả ượ ề ệ ượ ư ễ ạ ấ

sóng.

Lý thuy t sóng ánh sáng, đ c Christiaan Huygens đ a ra, cho r ng dòng ánh sáng là s lan truy nế ượ ư ằ ự ề

c a sóng. Lý thuy t này gi i thích đ c nhi u hi n t ng mang tính ch t sóng c a ánh sáng nhủ ế ả ượ ề ệ ượ ấ ủ ư

giao thoa, nhi u x ; đ ng th i gi i thích t t hi n t ng khúc x và ph n x .ễ ạ ồ ờ ả ố ệ ượ ạ ả ạ

Lý thuy t sóng và lý thuy t h t ánh sáng ra đ i cùng th i đi m, th k 17 và đã gây ra cu c tranhế ế ạ ờ ờ ể ế ỷ ộ

lu n l n gi a hai tr ng phái.ậ ớ ữ ườ

Năm 1817, Thomas Young đ xu t r ng sóng ánh sáng là sóng ngang, ch không ph i sóng d c.ề ấ ằ ứ ả ọ

Chúng dao đ ng vuông góc v i h ng truy n, ch không theo h ng truy n, nh đ i v i sóng âm.ộ ớ ướ ề ứ ướ ề ư ố ớ

Sau khi lý thuy t sóng và lý thuy t h t ra đ i, lý thuy t đi n t c a James Clerk Maxwell nămế ế ạ ờ ế ệ ừ ủ

1865, kh ng đ nh l i l n n a tính ch t sóng c a ánh sáng. Đ c bi t, lý thuy t này k t n i các hi nẳ ị ạ ầ ữ ấ ủ ặ ệ ế ế ố ệ

t ng quang h c v i các hi n t ng đi n t h c, cho th y ánh sáng ch là m t tr ng h p riêngượ ọ ớ ệ ượ ệ ừ ọ ấ ỉ ộ ườ ợ

c a sóng đi n t .ủ ệ ừ

Các thí nghi m sau này v sóng đi n t , nh c a Heinrich Rudolf Hertz năm 1887, đ u kh ng đ nhệ ề ệ ừ ư ủ ề ẳ ị

tính chính xác c a lý thuy t c a Maxwell.ủ ế ủ

Sau thành công c a lý thuy t đi n t , khái ni m r ng ánh sáng lan truy n nh các sóng đã đ củ ế ệ ừ ệ ằ ề ư ượ

ch p nh n r ng rãi. Các hi u bi t v sóng c h c, nh âm thanh, c a c h c c đi n, đã d n cácấ ậ ộ ể ế ề ơ ọ ư ủ ơ ọ ổ ể ẫ

nhà khoa h c đ n gi thuy t r ng sóng ánh sáng lan truy n nh sóng c h c trong môi tr ng giọ ế ả ế ằ ề ư ơ ọ ườ ả

đ nh ête, tràn ng p kh p vũ tr , nh ng có đ c ng cao h n c kim c ng.ị ậ ắ ụ ư ộ ứ ơ ả ươ

Cu i th k 19, đ u th k 20, nhi u thí nghi m tìm ki m s t n t i c a ête, nh thí nghi mố ế ỷ ầ ế ỷ ề ệ ế ự ồ ạ ủ ư ệ

Michelson-Morley, đã th t b i, cùng lúc chúng cho th y t c đ ánh sáng là h ng s không phấ ạ ấ ố ộ ằ ố ụ

thu c h quy chi u; do đó không th t n t i môi tr ng lan truy n c đ nh ki u ête.ộ ệ ế ể ồ ạ ườ ề ố ị ể

Thuy t t ng đ i c a Albert Einstein ra đ i, 1905, v i m c đích ban đ u là gi i thích hi n t ngế ươ ố ủ ờ ớ ụ ầ ả ệ ượ

v n t c ánh sáng không ph thu c h quy chi u và s không t n t i c a môi tr ng ête, b ng cáchậ ố ụ ộ ệ ế ự ồ ạ ủ ườ ằ

thay đ i ràng bu c c a c h c c đi n.ổ ộ ủ ơ ọ ổ ể

Trong lý thuy t t ng đ i h p, các tiên đ c a c h c đ c thay đ i, đ đ m b o thông qua cácế ươ ố ẹ ề ủ ơ ọ ượ ổ ể ả ả

phép bi n đ i h quy chi u, v n t c ánh sáng luôn là h ng s . Lý thuy t này đã gi i thích đ cế ổ ệ ế ậ ố ằ ố ế ả ượ

chuy n đ ng c a các v t th t c đ cao và ti p t c đ c m r ng thành lý thuy t t ng đ iể ộ ủ ậ ể ở ố ộ ế ụ ượ ở ộ ế ươ ố

r ng, trong đó gi i thích chuy n đ ng c a ánh sáng nói riêng và v t ch t nói chung trong không gianộ ả ể ộ ủ ậ ấ

b bóp méo b i v t ch t.ị ở ậ ấ

Thí nghi m đo s b cong đ ng đi ánh sáng c a các ngôi sao khi đi qua g n M t Tr i, l n đ uệ ự ẻ ườ ủ ầ ặ ờ ầ ầ

vào nh t th c năm 1919, đã kh ng đ nh đ chính xác c a lý thuy t t ng đ i r ng.ậ ự ẳ ị ộ ủ ế ươ ố ộ

Lý thuy t l ng t c a ánh sáng nói riêng và v t ch t nói chung ra đ i khi các thí nghi m v b cế ượ ử ủ ậ ấ ờ ệ ề ứ

x v t đen đ c gi i thích b i Max Planck và hi u ng quang đi n đ c gi i thích b i Albertạ ậ ượ ả ở ệ ứ ệ ượ ả ở

Einstein đ u c n dùng đ n gi thuy t r ng ánh sáng là dòng chuy n đ ng c a các h t riêng l , g iề ầ ế ả ế ằ ể ộ ủ ạ ẻ ọ

là quang t (photon).ử

Vì tính ch t h t và tính ch t sóng cùng đ c quan sát ánh sáng, và cho m i v t ch t nói chung, lýấ ạ ấ ượ ở ọ ậ ấ

thuy t l ng t đi đ n k t lu n v l ng tính sóng h t c a ánh sáng và v t ch t; đúc k t côngế ượ ử ế ế ậ ề ưỡ ạ ủ ậ ấ ế ở

th c de Broglie, 1924, liên h gi a đ ng l ng m t h t và b c sóng c a nó.ứ ệ ữ ộ ượ ộ ạ ướ ủ

2. Các đ i l ng c b n đo ánh sángạ ượ ơ ả

Các đ n v tr c quang trong SIơ ị ắ

Đ i l ngạ ượ Ký hi uệĐ n v SIơ ị Vi t t tế ắ Ghi chú

Năng

l ngượ

chi u sángế

Qv lumen giây lm·s đ n v này đôi khi đ c g i làơ ị ượ ọ

Talbot

Thông

l ngượ

chi u sángế

F lumen (= cd·sr) lm còn g i là công su t chi u sángọ ấ ế

C ng đườ ộ

chi u sángếIv candela (= lm/sr) cd

Đ chóiộLv candela / m2 cd/m2 còn g i là đ sángọ ộ

Đ r iộ ọ Ev lux (= lm/m2 lx Đ c s d ng cho ánh sáng t iượ ử ụ ớ

trên b m tề ặ

Đ phátộ

sáng

Mv lux (= lm/m2) lx Đ c s d ng cho ánh sángượ ử ụ

phát ra t b m từ ề ặ

H sệ ố

chi u sángếlumen / watt lm/W T s c a thông l ng chi uỷ ố ủ ượ ế

sáng v i thông l ng b c x ,ớ ượ ứ ạ

t i đa có th b ng 683ố ể ằ

B . CÁC LO I NGU N SÁNG,CÁC LO I ĐÈN CHI U SÁNGẠ Ồ Ạ Ế

1. Ngu n sángồ

Ngu n sáng: Có hai lo i ngu n sáng, đó là ngu n sáng t nhiên và ngu n sáng nhân t o.ồ ạ ồ ồ ự ồ ạ

Ngu n sáng t nhiên: đ c phát ra t nh ng th c th phát sáng trong t nhiên nh m t tr i, trăng,ồ ự ượ ừ ữ ự ể ự ư ặ ờ

sao... mà ch y u là ngu n sáng t m t tr i. Chúng ta không đi u khi n đ c ngu n sáng t nhiênủ ế ồ ừ ặ ờ ề ể ượ ồ ự

nh ng có th thay đ i, đi u ti t ánh sáng t thiên nhiên b ng cách ch n th i đi m, ch n không gianư ể ổ ề ế ừ ằ ọ ờ ể ọ

hay nh ng d ng c h tr đ đi u ch nh tính ch t và c ng đ ánh sáng chi u t i n i c n chi uữ ụ ụ ỗ ợ ể ề ỉ ấ ườ ộ ế ớ ơ ầ ế

sáng.

Đề tài: Kỹ thuật chiếu sáng

Chủ đề:

Tài liệu liên quan

Tài liêu mới

AI tóm tắt

Giới thiệu tài liệu

Đối tượng sử dụng

Từ khoá chính

Nội dung tóm tắt

Hỗ trợ

Phương thức thanh toán

Theo dõi chúng tôi