Свет и его характеристики (на основе модульной технологии)

Учебный модуль М–1 Физические явления, лежащие в основе передачи изображения Цель изучения учебного модуля М-1: в результате изучения учебного материала модуля Вы сможете: ? высказывать общее суждение о физических явлениях, лежащих в ос-нове передачи и приема изображения; ? объяснять причинно-следственные связи между первичными идеями в области телевидения, их прогрессивным развитием и техническим во-площением на современном этапе, а также принципы преобразования оптического сигнала в электрический; ? анализировать информацию из различных источников по физическим основам телевидения; ? обрабатывать и преобразовывать информацию структурных схем. Учебный элемент УЭ-1.1. Свет и его характеристики Цель изучения учебного элемента УЭ-1.1: в результате изучения учебного элемента УЭ-1.1 Вы сможете: - классифицировать основные характеристики света; - различать особенности и свойства цветного зрения. Содержание заданий Руководство по выполнению Задание 1. Изучив параграф 1.1, заполните таблицу «Основные характери-стики света» Телевидение: Учебник для техникумов/К.Т.Колин, Ю.В.Аксентов, Е.Ю. Колпенская. Для выполнения задания 1 воспользуйтесь таблицей: понятие определение световой поток яркость оснащенность разрешающая способность глаза критическая частота цветное зрение Задание 2. Выполните лабора-торно-практическую рабо-ту №1 «Изучение характеристик све-та» Для выполнения задания 2 воспользуйтесь методическими ука-заниями к выполнению работы: Теоретический материал для обучающегося по учебному элементу УЭ-1.1 Свет и его основные характеристики Свет жизненно важен для человека, поскольку с его помощью человек получает более 90 % всей получаемой информации об окружающем мире.?Свет обеспечивает безопасность. На улице, дома и на рабочем месте благодаря правильному освещению мы избегаем несчастных случаев. ?В свете проявляются яркие цвета и формы, свойственные материальному миру. Самое лучшее и полезное освещение дает нам Солнце. ?Однако длительность дня ограничена и, кроме того, естественный свет не везде доступен. Поэтому нам приходится прибегать к помощи искусственных источников света, для работы которых требуется энергия. ?Магия так называемого "искусственного солнца" заключается в том, что оно способно до-полнять или заменять естественное освещение, оптимизировать работу или отдых в любое вре-мя суток, подчеркивать архитектурные детали и декоративные элементы, а также насыщать или высвобождать пространство. Свет ? это воспринимаемое глазом (видимое) электромагнитное излучение, которое лежит в промежутке длин волн от 380 до 780 нм (1 нм = 10?9 м). Световой поток представляет собой мощность излучения, оцененную с позиции его воздей-ствия на зрительный аппарат человека. ?Обычная лампа накаливания мощностью 100 Вт создаёт световой поток, равный примерно 1300 лм. ?Эффективность источника излучения, показывающая, какой световой поток вырабатыва-ется на 1 Вт потребляемой энергии, измеряется в люменах на ватт (лм/Вт) и носит название световой отдачи. ?Максимальная теоретически возможная световая отдача равна 683 лм/Вт и наблюдаться она может только у источника с длиной волны 555 нм, преобразующего энергию в свет без по-терь. Излучатель, содержащий в своем спектре свет с другими длинами волн, всегда будет иметь худшую эффективность. Лучшие из современных ламп имеют световую отдачу, прибли-жающуюся к 200 лм/Вт. Сила света, излучаемая свечой, примерно равна одной канделе (лат. candela ? свеча), поэто-му раньше единица измерения силы света называлась «свечой», сейчас это название является устаревшим и не используется. ?Подобно силе света, яркость характеризует количество света, излучаемого или отражаемого в данном направлении, однако не в абсолютном выражении, а в отношении к площади излучающей (переизлучающей) поверхности. Таким образом, источник площадью 1 м2 и силой света 10 кд будет иметь такую же яркость, как источник площадью 0,5 м2 и силой света 5 кд. Их поверхности будут восприниматься человеческим глазом, как разные по размеру, но одинаково яркие, в этом и заключается физиологический смысл понятия яркости. ?Яркость измеряется в канделах на квадратный метр (кд/м2). ?Освещенность показывает, сколько света падает на ту или иную поверхность. Освещен-ность равна отношению светового потока, упавшего на поверхность, к площади этой поверхно-сти. ?Единицей измерения освещенности является 1 люкс (лк). 1 лк = 1 лм/м2. ?Освещенность ? световой поток, падающий на единицу площади данной поверхности. Освещенность является характеристикой именно освещаемой поверхности, а не излучателя. Помимо характеристик излучателя, освещенность зависит также от геометрии и отражающих характеристик, окружающих данную поверхность предметов, а также от взаимного положения излучателя и данной поверхности. ?Распространенной ошибкой является попытка считать освещенность характеристикой из-лучателя. Нередко можно услышать некорректный вопрос: а какую освещенность дает эта лам-па? Теперь ответ нам очевиден. ?Освещенность дает не лампа, а та часть ее светового потока, которая попала на интересу-ющую нас поверхность. А то, сколько света дойдет до поверхности, зависит от расстояния до этой поверхности, ориентации лампы в пространстве, наличия отражающих или поглощающих свет объектов. Основные свойства света Сила света или яркость освещенной поверхности являются наиболее понятными характери-стиками освещенности, оцениваемыми глазом. Многие опытные фотографы могут делать это с большой точностью и теряются лишь в условиях искусственного освещения или при работе в незнакомых географических широтах. Абсолютная темнота, т. е. полное отсутствие видимого света, существует, и ее нетрудно по-лучить. Абсолютного света не существует, если не считать таковым блеск самой яркой звезды. На Земле теоретически максимальный уровень. В реальных условиях влажность, загрязнение, облачность, отражение от слоев воздуха с раз-личной температурой и многие другие факторы снижают этот уровень. Диапазон существую-щей на Земле освещенности простирается от яркого солнечного света на экваторе до безлунной ночи. Фотографические и видеосистемы проектируются в расчете на надежное функциониро-вание при наиболее сильной освещенности, а их способность работать в условиях слабой осве-щенности определяется совершенством аппаратуры. Почти все факторы, влияющие на уровень освещенности, могут быть выявлены, определены и даже предсказаны. Хотя погодные условия меняются, можно рассчитать уровень освещенно-сти, если известны широта местности, время года, время суток и состояние неба (ясно, об-лачно, тяжелые тучи и т. д.). Вышедшие из употребления калькуляторы экспозиции, основан-ные на этом принципе, обеспечивали достаточно высокую точность. Белый, или дневной, свет - это совокупность электромагнитных излучений с различными длинами волн, которую глаз воспринимает как белый цвет. Распределение по длинам волн не всегда равномерно, но глаз способен компенсировать эти отличия. Все указанные «типы» света могут восприниматься глазом как«белый». Труднее оценить спектральный состав света, т.е. совокупность электромагнитных излуче-ний с различными длинами волн, составляющих видимый свет. Белый цвет - это смесь излуче-ний со всеми длинами волн видимого спектра, от фиолетового до красного, в равных пропорциях; при фотографировании и видеозаписи полная гамма цветов воспроизводится с использованием сравнительно ограниченной чувствительности к полосам частот, соответствующих синему, зеленому и красному цветам. Аналогично действует человеческий глаз, который не обладает одинаковой чувствительностью ко всем длинам волн, а имеет пики и провалы чувствительности. Разные люди отличаются друг от друга чувствительностью к цветам или восприятием цветовых сигналов головным мозгом, подтверждением чему является, например, существование дальтонизма. Некоторые источники света, которые воспринимаются глазом как «белые», на самом деле не являются таковыми. Головной мозг не различает бледные оттенки голубого, желтого, розо-вого или другие слабо окрашенные цвета, если в какой-либо из этих цветов окрашено излуче-ние единственного имеющегося в данный момент светильника, и воспринимает их как белые. Другие источники света выглядят как истинно белые даже в сравнении с дневным светом, од-нако это не так - в их цветовом спектре имеются «провалы», которые глаз не замечает, а фото-пленка и аппаратура видеозаписи улавливают. Наиболее распространенными источниками све-та с таким дискретным спектром являются люминесцентные лампы. Существуют приборы для анализа цветового состава излучения, с помощью которых можно осуществить необходимую корректировку, а современные фотоэмульсии передающие телевизионные трубки специально делаются с определенным диапазоном работоспособности, что позволяет выполнить оконча-тельную визуальную настройку изображения, исходя из очевидного согласования цветов. Даже ограниченные знания по рассматриваемому вопросу могут быть весьма полезны для получения оптимальных по качеству изображений. Остальные свойства света легче поддаются пониманию, но и они бесконечно разнообраз-ны. В зависимости от размера или площади источника света по отношению к предмету можно получить самые различные изображения последнего. Двумя предельными вариантами освеще-ния можно считать: освещение, создаваемое, с одной стороны, совершенно белым светлым об-лачным небом над заснеженным пространством и, с другой стороны, - единственным прожек-тором с узким направленным пучком света ночью. Между этими предельными вариантами освещения существует множество других. Характер освещения зависит от размера источника света и расстояния до него. Источник света площадью 1м2, расположенный над небольшим предметом на высоте 10см, создает осве-щение, эквивалентное освещению под открытым небом, а тот же источник, расположенный на расстоянии 10м, по характеру создаваемого освещения подобен маленькому узкому окну. Важ-ное значение имеет угол падения света на предмет (который непосредственно связан сточкой наблюдения). Максимальное количество света, отраженного от обычного предмета, восприни-мается в том случае, когда источник света расположен в непосредственной близости к точке наблюдения. Если свет падает на предмет с одной стороны, то половина предмета находится в тени; если к наблюдателю обращена теневая сторона, можно убедиться, что освещены лишь незначительная часть поверхности контуры предмета. Но источников света может быть несколько, и они создадут целый узор света и тени на наблюдаемом сюжете. Некоторые источники света могут показаться простыми, но на самом деле это не так. Одним из таких источников является солнце на ясном голубом небе - точечный источник белого света и гигантский источник рассеянного бледно-голубого света. В том, что мы видим как «свет», могут быть скрыты разрывы непрерывности - моменты темноты. Люминесцентная лампа мерцает с частотой электросети (50-60 Гц). Высокочастотная стробоскопическая лампа также кажется источником непрерывного света, но на самом деле она производит сотни отдельных вспышек в секунду Световой импульс от лампы-вспышки кажется мгновенным, однако он продолжается в течение сравнительно длительного времени, около 50 мс; световой импульс от автоматической электронной импульсной лампы, производящей примерно такой же визуальный эффект, длится 1/50 мс.

Вы уже знаете о суперспособностях современного учителя?

Тратить минимум сил на подготовку и проведение уроков.

Быстро и объективно проверять знания учащихся.

Сделать изучение нового материала максимально понятным.

Избавить себя от подбора заданий и их проверки после уроков.

Наладить дисциплину на своих уроках.

Получить возможность работать творчески.

=> ПОЛУЧИТЬ СУПЕРСПОСОБНОСТИ УЧИТЕЛЯ <=

Просмотр содержимого документа
«Свет и его характеристики (на основе модульной технологии)»

Учебный модуль М–1

Физические явления, лежащие в основе передачи изображения

Цель изучения учебного модуля М-1:

в результате изучения учебного материала модуля Вы сможете:

высказывать общее суждение о физических явлениях, лежащих в основе передачи и приема изображения;
объяснять причинно-следственные связи между первичными идеями в области телевидения, их прогрессивным развитием и техническим воплощением на современном этапе, а также принципы преобразования оптического сигнала в электрический;
анализировать информацию из различных источников по физическим основам телевидения;
обрабатывать и преобразовывать информацию структурных схем.

Учебный элемент УЭ-1.1. Свет и его характеристики

Цель изучения учебного элемента УЭ-1.1:

в результате изучения учебного элемента УЭ-1.1 Вы сможете:

- классифицировать основные характеристики света;

- различать особенности и свойства цветного зрения.

Содержание заданий

Руководство по выполнению

Задание 1.

Изучив параграф 1.1, заполните таблицу «Основные характеристики света»

Телевидение: Учебник для техникумов/К.Т.Колин, Ю.В.Аксентов, Е.Ю. Колпенская.

Для выполнения задания 1 воспользуйтесь таблицей:

понятие	определение
световой поток
яркость
оснащенность
разрешающая способность глаза
критическая частота
цветное зрение

Задание 2.

Выполните лабораторно-практическую работу №1 «Изучение характеристик света»

Для выполнения задания 2 воспользуйтесь методическими указаниями к выполнению работы:

Теоретический материал для обучающегося по учебному элементу УЭ-1.1

Свет и его основные характеристики

Свет жизненно важен для человека, поскольку с его помощью человек получает более 90 % всей получаемой информации об окружающем мире. Свет обеспечивает безопасность. На улице, дома и на рабочем месте благодаря правильному освещению мы избегаем несчастных случаев.

В свете проявляются яркие цвета и формы, свойственные материальному миру. Самое лучшее и полезное освещение дает нам Солнце.

Однако длительность дня ограничена и, кроме того, естественный свет не везде доступен. Поэтому нам приходится прибегать к помощи искусственных источников света, для работы которых требуется энергия.

Магия так называемого "искусственного солнца" заключается в том, что оно способно дополнять или заменять естественное освещение, оптимизировать работу или отдых в любое время суток, подчеркивать архитектурные детали и декоративные элементы, а также насыщать или высвобождать пространство.

Свет − это воспринимаемое глазом (видимое) электромагнитное излучение, которое лежит в промежутке длин волн от 380 до 780 нм (1 нм = 10−9 м).

Световой поток представляет собой мощность излучения, оцененную с позиции его воздействия на зрительный аппарат человека.

Обычная лампа накаливания мощностью 100 Вт создаёт световой поток, равный примерно 1300 лм.

Эффективность источника излучения, показывающая, какой световой поток вырабатывается на 1 Вт потребляемой энергии, измеряется в люменах на ватт (лм/Вт) и носит название световой отдачи.

Максимальная теоретически возможная световая отдача равна 683 лм/Вт и наблюдаться она может только у источника с длиной волны 555 нм, преобразующего энергию в свет без потерь. Излучатель, содержащий в своем спектре свет с другими длинами волн, всегда будет иметь худшую эффективность. Лучшие из современных ламп имеют световую отдачу, приближающуюся к 200 лм/Вт.

Сила света, излучаемая свечой, примерно равна одной канделе (лат. candela − свеча), поэтому раньше единица измерения силы света называлась «свечой», сейчас это название является устаревшим и не используется.

Подобно силе света, яркость характеризует количество света, излучаемого или отражаемого в данном направлении, однако не в абсолютном выражении, а в отношении к площади излучающей (переизлучающей) поверхности. Таким образом, источник площадью 1 м2 и силой света 10 кд будет иметь такую же яркость, как источник площадью 0,5 м2 и силой света 5 кд. Их поверхности будут восприниматься человеческим глазом, как разные по размеру, но одинаково яркие, в этом и заключается физиологический смысл понятия яркости.

Яркость измеряется в канделах на квадратный метр (кд/м2).

Освещенность показывает, сколько света падает на ту или иную поверхность. Освещенность равна отношению светового потока, упавшего на поверхность, к площади этой поверхности.

Единицей измерения освещенности является 1 люкс (лк). 1 лк = 1 лм/м2.

Освещенность − световой поток, падающий на единицу площади данной поверхности. Освещенность является характеристикой именно освещаемой поверхности, а не излучателя. Помимо характеристик излучателя, освещенность зависит также от геометрии и отражающих характеристик, окружающих данную поверхность предметов, а также от взаимного положения излучателя и данной поверхности.

Распространенной ошибкой является попытка считать освещенность характеристикой излучателя. Нередко можно услышать некорректный вопрос: а какую освещенность дает эта лампа? Теперь ответ нам очевиден.

Освещенность дает не лампа, а та часть ее светового потока, которая попала на интересующую нас поверхность. А то, сколько света дойдет до поверхности, зависит от расстояния до этой поверхности, ориентации лампы в пространстве, наличия отражающих или поглощающих свет объектов.

Основные свойства света

Сила света или яркость освещенной поверхности являются наиболее понятными характеристиками освещенности, оцениваемыми глазом. Многие опытные фотографы могут делать это с большой точностью и теряются лишь в условиях искусственного освещения или при работе в незнакомых географических широтах.

Абсолютная темнота, т. е. полное отсутствие видимого света, существует, и ее нетрудно получить. Абсолютного света не существует, если не считать таковым блеск самой яркой звезды. На Земле теоретически максимальный уровень.

В реальных условиях влажность, загрязнение, облачность, отражение от слоев воздуха с различной температурой и многие другие факторы снижают этот уровень. Диапазон существующей на Земле освещенности простирается от яркого солнечного света на экваторе до безлунной ночи. Фотографические и видеосистемы проектируются в расчете на надежное функционирование при наиболее сильной освещенности, а их способность работать в условиях слабой освещенности определяется совершенством аппаратуры.

Почти все факторы, влияющие на уровень освещенности, могут быть выявлены, определены и даже предсказаны. Хотя погодные условия меняются, можно рассчитать уровень освещенности, если известны широта местности, время года, время суток и состояние неба (ясно, облачно, тяжелые тучи и т. д.). Вышедшие из употребления калькуляторы экспозиции, основанные на этом принципе, обеспечивали достаточно высокую точность.

Белый, или дневной, свет - это совокупность электромагнитных излучений с различными длинами волн, которую глаз воспринимает как белый цвет. Распределение по длинам волн не всегда равномерно, но глаз способен компенсировать эти отличия. Все указанные «типы» света могут восприниматься глазом как«белый».

Труднее оценить спектральный состав света, т.е. совокупность электромагнитных излучений с различными длинами волн, составляющих видимый свет. Белый цвет - это смесь излучений со всеми длинами волн видимого спектра, от фиолетового до красного, в равных пропорциях; при фотографировании и видеозаписи полная гамма цветов воспроизводится с использованием сравнительно ограниченной чувствительности к полосам частот, соответствующих синему, зеленому и красному цветам. Аналогично действует человеческий глаз, который не обладает одинаковой чувствительностью ко всем длинам волн, а имеет пики и провалы чувствительности. Разные люди отличаются друг от друга чувствительностью к цветам или восприятием цветовых сигналов головным мозгом, подтверждением чему является, например, существование дальтонизма.

Некоторые источники света, которые воспринимаются глазом как «белые», на самом деле не являются таковыми. Головной мозг не различает бледные оттенки голубого, желтого, розового или другие слабо окрашенные цвета, если в какой-либо из этих цветов окрашено излучение единственного имеющегося в данный момент светильника, и воспринимает их как белые. Другие источники света выглядят как истинно белые даже в сравнении с дневным светом, однако это не так - в их цветовом спектре имеются «провалы», которые глаз не замечает, а фотопленка и аппаратура видеозаписи улавливают. Наиболее распространенными источниками света с таким дискретным спектром являются люминесцентные лампы. Существуют приборы для анализа цветового состава излучения, с помощью которых можно осуществить необходимую корректировку, а современные фотоэмульсии передающие телевизионные трубки специально делаются с определенным диапазоном работоспособности, что позволяет выполнить окончательную визуальную настройку изображения, исходя из очевидного согласования цветов. Даже ограниченные знания по рассматриваемому вопросу могут быть весьма полезны для получения оптимальных по качеству изображений.

Остальные свойства света легче поддаются пониманию, но и они бесконечно разнообразны. В зависимости от размера или площади источника света по отношению к предмету можно получить самые различные изображения последнего. Двумя предельными вариантами освещения можно считать: освещение, создаваемое, с одной стороны, совершенно белым светлым облачным небом над заснеженным пространством и, с другой стороны, - единственным прожектором с узким направленным пучком света ночью. Между этими предельными вариантами освещения существует множество других.

Характер освещения зависит от размера источника света и расстояния до него. Источник света площадью 1м2, расположенный над небольшим предметом на высоте 10см, создает освещение, эквивалентное освещению под открытым небом, а тот же источник, расположенный на расстоянии 10м, по характеру создаваемого освещения подобен маленькому узкому окну. Важное значение имеет угол падения света на предмет (который непосредственно связан сточкой наблюдения). Максимальное количество света, отраженного от обычного предмета, воспринимается в том случае, когда источник света расположен в непосредственной близости к точке наблюдения. Если свет падает на предмет с одной стороны, то половина предмета находится в тени; если к наблюдателю обращена теневая сторона, можно убедиться, что освещены лишь незначительная часть поверхности контуры предмета. Но источников света может быть несколько, и они создадут целый узор света и тени на наблюдаемом сюжете. Некоторые источники света могут показаться простыми, но на самом деле это не так. Одним из таких источников является солнце на ясном голубом небе - точечный источник белого света и гигантский источник рассеянного бледно-голубого света.

В том, что мы видим как «свет», могут быть скрыты разрывы непрерывности - моменты темноты. Люминесцентная лампа мерцает с частотой электросети (50-60 Гц). Высокочастотная стробоскопическая лампа также кажется источником непрерывного света, но на самом деле она производит сотни отдельных вспышек в секунду Световой импульс от лампы-вспышки кажется мгновенным, однако он продолжается в течение сравнительно длительного времени, около 50 мс; световой импульс от автоматической электронной импульсной лампы, производящей примерно такой же визуальный эффект, длится 1/50 мс.