上海中學(xué)教室燈光布置合理性初探

1、上海中學(xué)教室燈光布置合理性初探 上海中學(xué) 王子夔 指導(dǎo)老師：楊新毅一、引言當(dāng)今中小學(xué)生近視率居高不下的原因不僅僅在于讀寫(xiě)姿勢(shì)有誤。學(xué)生的讀寫(xiě)照明合理與否，也是非常重要的起因之一。那么，合理的照明到底應(yīng)符合哪一些條件？借助TI-83圖形計(jì)算機(jī)與附帶光探頭的CBL設(shè)計(jì)的這個(gè)實(shí)驗(yàn)，正是對(duì)教室光照情況進(jìn)行量化統(tǒng)計(jì)，探索最合理的照明，填補(bǔ)這一方面理論-實(shí)驗(yàn)研究上的空白。二、實(shí)驗(yàn)方法§2. 1研究對(duì)象的基本情況：本課題選擇上海中學(xué)龍門(mén)樓普通教室為研究對(duì)象。上海中學(xué)龍門(mén)樓普通教室長(zhǎng)8.4米，寬7米，層高3.5米。燈具距離基本工作面（書(shū)桌桌面）為1.8米左右?，F(xiàn)使用光源為“飛利浦熒光燈管，功率36瓦

2、”（燈具布置見(jiàn)附圖A）。由于我國(guó)電網(wǎng)使用220伏，50赫茲的交流電源，即電流方向每秒鐘變化50次，因而，光照強(qiáng)度會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化，即“頻閃”（在附一中，我們可以看到各種光照情況下單位時(shí)間中光照強(qiáng)度的變化情況），這種情況一般不易察覺(jué)，但時(shí)間一長(zhǎng)，易引起眼睛的疲勞。考慮到課題的實(shí)用價(jià)值，本階段的測(cè)量均在夜間進(jìn)行（即室外光照度為0）§2.2 實(shí)驗(yàn)儀器及取樣方式：實(shí)驗(yàn)的測(cè)量?jī)x器為T(mén)I-83圖形計(jì)算機(jī)與附帶光探頭的CBL，使用有關(guān)程序(Physics)進(jìn)行測(cè)量，在每一個(gè)測(cè)量點(diǎn)上，每半秒取一個(gè)數(shù)據(jù)，共60個(gè)。計(jì)算后取平均值，最大值，最小值。§2.3 實(shí)驗(yàn)組織類型及依據(jù)：本課題為單組實(shí)驗(yàn)

3、。為了真切，實(shí)際地反映教室內(nèi)光照強(qiáng)度的分布，擬采集以下二組數(shù)據(jù)并對(duì)其加以分析：黑板平面反射光照強(qiáng)度分布情況（黑板為墨綠色磨沙玻璃材質(zhì)，米，以40*40厘米為一單位區(qū)域，總計(jì)布點(diǎn)33個(gè)）（考慮到數(shù)據(jù)的實(shí)用價(jià)值，測(cè)量時(shí)將光探頭直指黑板平面，距離黑板10厘米，以測(cè)的黑板平面反射光照強(qiáng)度分布情況）座位光照分布情況（選取龍門(mén)樓標(biāo)準(zhǔn)教室，以一張課桌為一單位區(qū)域，總計(jì)布點(diǎn)42個(gè)，這組數(shù)據(jù)十分實(shí)用，可充分反映出教室內(nèi)光照度對(duì)學(xué)生的影響。）§2.4 實(shí)驗(yàn)的具體步驟：1、用LINK線連接TI-83+圖形計(jì)算機(jī)與CBL，將光探頭插入CBL的CH1。2、運(yùn)行PRGM PHYSICS程序。3、SET UP P

4、ROBES設(shè)定被測(cè)對(duì)象。1） 選擇1 ENTER2） 選擇7 MORE 選擇1 LIGHT ENTER3） 確定 ENTER 4、光探頭定位：測(cè)定座位光照時(shí)，將光探頭豎直向上放置,定位于書(shū)桌對(duì)角線的交點(diǎn) ；測(cè)定黑板光照時(shí)，將光探頭直指黑板平面，距離黑板10厘米，對(duì)準(zhǔn)取樣區(qū)域中心（注意不能晃動(dòng)）5、收集數(shù)據(jù)1） 選擇2 COLLECT DATA2） 選擇2 TIME GRAPH3） 輸入每次測(cè)量光強(qiáng)度的間隔時(shí)間 0.054） 輸入測(cè)定次數(shù) 605） 確認(rèn) ENTER6） 繼續(xù) CONTINUE7） 系統(tǒng)已準(zhǔn)備好 ENTER 開(kāi)始測(cè)定8） 數(shù)據(jù)收集完畢9） ENTER 出現(xiàn)圖像6、 數(shù)據(jù)處理1）

5、在圖像上移動(dòng)光標(biāo)取得數(shù)據(jù)2） 在STAT EDIT 中取得數(shù)據(jù)3） 取每組數(shù)據(jù)的最大值，最小值，平均值三、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析通過(guò)使用TI-83圖形計(jì)算機(jī)與附帶光探頭的CBL，我們對(duì)教室內(nèi)座位光照分布情況進(jìn)行了測(cè)量與分析。對(duì)比這些數(shù)據(jù)與教室內(nèi)燈具布置，我們可以看到，教室內(nèi)燈具的布置與書(shū)桌桌面上的照度有著密切的關(guān)系。§3.1數(shù)據(jù)處理我們著重其中的一組數(shù)據(jù)進(jìn)了處理，并分析了它的函數(shù)變情況，具體如下：某次測(cè)定的光強(qiáng)變化情況截取其中一個(gè)完整周期的變化情況，以便進(jìn)行研究用X，Y散點(diǎn)圖表示，以便更清楚地表示數(shù)據(jù)點(diǎn)，并進(jìn)行函數(shù)擬合函數(shù)擬合后的結(jié)果，以函數(shù)表示函數(shù)擬合后的結(jié)果，以圖象顯示§3.2

6、誤差分析與估計(jì)1 某一特定位置的光強(qiáng)變化可近似地看作帶絕對(duì)值的正弦函數(shù)y=| sinX |，但由于實(shí)際情況的影響，有一定的偏差。2 雖然測(cè)儀器光探頭的測(cè)試面積很小，但對(duì)于一個(gè)面積不大于半平方米，且實(shí)際書(shū)寫(xiě)面積小于50%的書(shū)桌來(lái)說(shuō)，可忽略。黑板的情況亦如此。3 光強(qiáng)在此儀器中以能量形式表示，由于熒光燈是冷光源，且測(cè)量點(diǎn)距離光源較遠(yuǎn)，所以，可以認(rèn)為都是光能，（不存在“熱”的因素）四、附錄§4.1 一些典型條件下光照強(qiáng)度的變化情況：說(shuō)明：x軸表示時(shí)間（單位為秒），y軸表示光照強(qiáng)度（單位為W/cm2）圖一： 2001年5月10日 晚上8：30教室內(nèi)日光燈下光照強(qiáng)度變化情況 圖二：2000年1

7、2月14日下午4：20 龍門(mén)樓前自然光光照強(qiáng)度變化情況 天氣：多云圖三：2000年12月15日 早晨9：30龍門(mén)樓2樓窗外光照強(qiáng)度變化情況 天氣：大霧圖四：2000年12月15日 早晨10：00 音樂(lè)教室內(nèi)燈下光照強(qiáng)度變化情況（音樂(lè)教室使用老式粗燈管，頻閃十分明顯）§4.2有關(guān)光與光照的一些基本數(shù)據(jù)：A某些物質(zhì)的反射、透射和吸收系數(shù)物質(zhì)反射系數(shù)%透射系數(shù)%吸收系數(shù)%蛋白色玻璃（燈絲清楚地看到）25705蛋白色玻璃（恰好看見(jiàn)燈絲）355510乳白色玻璃（完全不能看見(jiàn)燈絲）503515粉筆、石膏、石灰8515關(guān)于照度的一些數(shù)據(jù)一、各種工作的標(biāo)準(zhǔn)照度（Lx）細(xì)小精致的工作100使用有危險(xiǎn)性的小的帶刃工具100書(shū)寫(xiě)工作75閱讀50二、一些典型情況下的照度（Lx）中午太陽(yáng)直射下的照度（中緯地區(qū)）100000電影攝制場(chǎng)攝制電影時(shí)10000陰天室外的照度1000白天的室內(nèi) （光亮室內(nèi)離窗不太遠(yuǎn)）100電影院的銀幕上2080來(lái)自滿月的照度0.2沒(méi)有月亮的夜間來(lái)自星空的照度0.0003光通量(Lm)=發(fā)光強(qiáng)度(cd)*立體角(sr)光照度(Lx)=光通量(lm)/