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姿勢有誤。學(xué)生的讀寫照明合理與否，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圖形計算機(jī)與附帶光探頭的CBL設(shè)計的這個實驗，正是對教室光照情況進(jìn)行量化統(tǒng)計，探索最合理的照明，填補(bǔ)這一方面理論-實驗研究上的空白。二、實驗方法§2. 1研究對象的基本情況：本課題選擇上海中學(xué)龍門樓普通教室為研究對象。上海中學(xué)龍門樓普通教室長8.4米，寬7米，層高3.5米。燈具距離基本工作面（書桌桌面）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、”（燈具布置見附圖A）。由于我國電網(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間中光照強(qiáng)度的變化情況），這種情況一般不易察覺，但時間一長，易引起眼睛的疲勞?？紤]到課題的實用價值，本階段的測量均在夜間進(jìn)行（即室外光照度為0）§2.2 實驗儀器及取樣方式：實驗的測量儀器為TI-83圖形計算機(jī)與附帶光探頭的CBL，使用有關(guān)程序(Physics)進(jìn)行測量，在每一個測量點上，每半秒取一個數(shù)據(jù)，共60個。計算后取平均值，最大值，最小值。§2.3 實驗組織類型及依據(jù)：本課題為單組實驗

3、。為了真切，實際地反映教室內(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，總計布點33個）（考慮到數(shù)據(jù)的實用價值，測量時將光探頭直指黑板平面，距離黑板10厘米，以測的黑板平面反射光照強(qiáng)度分布情況）座位光照分布情況（選取龍門樓標(biāo)準(zhǔn)教室，以一張課桌為一單位區(qū)域，總計布點42個，這組數(shù)據(jù)十分實用，可充分反映出教室內(nèi)光照度對學(xué)生的影響。）§2.4 實驗的具體步驟：1、用LINK線連接TI-83+圖形計算機(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)定被測對象。1） 選擇1 ENTER2） 選擇7 MORE 選擇1 LIGHT ENTER3） 確定 ENTER 4、光探頭定位：測定座位光照時，將光探頭豎直向上放置,定位于書桌對角線的交點 ；測定黑板光照時，將光探頭直指黑板平面，距離黑板10厘米，對準(zhǔn)取樣區(qū)域中心（注意不能晃動）5、收集數(shù)據(jù)1） 選擇2 COLLECT DATA2） 選擇2 TIME GRAPH3） 輸入每次測量光強(qiáng)度的間隔時間 0.054） 輸入測定次數(shù) 605） 確認(rèn) ENTER6） 繼續(xù) CONTINUE7） 系統(tǒng)已準(zhǔn)備好 ENTER 開始測定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、實驗結(jié)果與分析通過使用TI-83圖形計算機(jī)與附帶光探頭的CBL，我們對教室內(nèi)座位光照分布情況進(jìn)行了測量與分析。對比這些數(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：某次測定的光強(qiáng)變化情況截取其中一個完整周期的變化情況，以便進(jìn)行研究用X，Y散點圖表示，以便更清楚地表示數(shù)據(jù)點，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1 某一特定位置的光強(qiáng)變化可近似地看作帶絕對值的正弦函數(shù)y=| sinX |，但由于實際情況的影響，有一定的偏差。2 雖然測儀器光探頭的測試面積很小，但對于一個面積不大于半平方米，且實際書寫面積小于50%的書桌來說，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，且測量點距離光源較遠(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：說明：x軸表示時間（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 音樂教室內(nèi)燈下光照強(qiáng)度變化情況（音樂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（恰好看見燈絲）355510乳白色玻璃（完全不能看見燈絲）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使用有危險性的小的帶刃工具100書寫工作75閱讀50二、一些典型情況下的照度（Lx）中午太陽直射下的照度（中緯地區(qū)）100000電影攝制場攝制電影時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來自滿月的照度0.2沒有月亮的夜間來自星空的照度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)/