Grandezze Fisiche caratteristiche

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1 Grandezze Fisiche caratteristiche 1

2 Benessere Ambientale: Illuminazione Grandezze Fisiche: Frequenza ν Velocità c È il numero di oscillazioni che l onda compie nell unità di tempo. È l inverso del periodo, il simbolo è ν e la sua unità di misura è l inverso del secondo (s -1 ) o Hertz, simbolo Hz λ c = = λ ν T La velocità di propagazione nel vuoto è c m/s. 2

3 Luce naturale 3

4 COEFFICIENTE DI VISIBILITA Campo del visibile 380 nm λ 780 nm L occhio percepisce meglio la gamma di lunghezze d onda intermedie. Per ottenere la stessa sensazione visiva a due diverse lunghezze d onda, occorre inviare una maggiore energia nell unità di tempo per la radiazione alla cui lunghezza d onda l occhio è meno sensibile. Detto K(λ) il fattore di visibilità e W(λ) la potenza della radiazione, per avere la stessa sensazione visiva a due diverse lunghezze d onda λ 1 e λ 2 dovrà essere: ( λ ) ( λ ) = ( λ ) ( λ ) K W K W Il fattore K(λ) risulta definito a meno di una costante arbitraria. Il massimo di sensazione visiva si ha per una λ = 555 nm per questa lunghezza d onda il fattore di visibilità assume il suo valore K max = 683 (lm W -1 ). Pertanto il coefficiente di visibilita V(λ) viene definito come: K( λ) V( λ) = K max Grandezze Illuminotecniche 4

5 Flusso Luminoso Il flusso luminoso Φ è la grandezza fotometrica che misura l intensità della sensazione luminosa in relazione alla potenza W(λ) dello stimolo. 780 Φ= W( λ) K( λ) dλ Φ= Kmax W( λ) V( λ) dλ 380 L unità di misura del flusso luminoso è il lumen (lm). Flusso Luminoso Φ = K 780nm W m 380nm ( λ) V ( λ) dλ Simbolo φ Unità di misura lumen (lm) 5

6 Intensità Luminosa Rappresenta il flusso emesso all interno di un angolo solido con origine nella sorgente e apertura angolare del cono stesso L apertura del cono viene definita mediante l angolo solido Ω e si misura in steradianti. (Nel caso di un angolo solido in tutto lo spazio racchiuso da una sfera di superficie S=4π R 2 il suo valore è: Ω=S/R 2 =4π sr). Simbolo I Unità di misura candele (cd) Intensità Luminosa E definita come il flusso luminoso emesso da una sorgente puntiforme nella direzione Ω all interno dell angolo solido infinitesimo dω. dω I Ω Ω d I = Φ dω L unità di misura è la candela (cd) 6

7 L intensità luminosa emessa in una data direzione da una sorgente monocromatica di lunghezza d onda λ = 555 nm (K(λ)=k max ) e con intensità energetica in quella direzione di 1/683 W/sr. d I = Φ dω 1 W 1cd = Kmax 683 sr K max = 683 cd sr W -1 K max = 683 lm W -1 Per una sorgente emette con la stessa intensità I 0 in tutte le direzioni si ha: I 0 = Φ 4π Solido fotometrico e curva polare 7

8 Illuminamento È la grandezza fotometrica normalmente presa a riferimento per valutare l entità dell illuminazione in un ambiente È definito dal rapporto tra il flusso luminoso incidente in una superficie e l estensione della stessa: Simbolo E Unità di misura lux (lx) ILLUMINAMENTO SUL PIANO ORIZZONTALE I α h α r α n da da cosα E d I dω I = = = da da Φ α α da cosα da r2 E = dφ da lm. m -2 = lux (lx) E I α cosα Iα cos α = = r2 h2 3 8

9 CURVE ISOLUX h α I α r ILLUMINAMENTO VERTICALE h α I α r n α da da senα dφ Iα dω Iα da senα I I E = = = = α senα = α senα cos2 α da da da r 2 r 2 h2 9

10 Luminanza La luminanza è la grandezza fotometrica certamente più importante nella definizione del comfort visivo in quanto fornisce una misura della luminosità di una superficie che emette o riflette la luce. La luminanza è definita come il rapporto tra l intensità luminosa I emessa, riflessa o trasmessa dalla superficie nella direzione di propagazione e l area apparente della superficie; ovvero la proiezione della superficie sul piano perpendicolare alla direzione di propagazione dell intensità I L=dI / (ds cos θ) Simbolo L Unità di misura cd/m 2 10

11 LUMINANZA Viene utilizzata per determinare la quantità di intensità luminosa emessa o riflessa da una superficie di una certa estensione proiettata in un piano perpendicolare alla direzione di osservazione. Viene indicata con la lettera L e la sua unità di misura è il nit o cd m -2. L = IΩ da cosα cd m -2 È importante sottolineare che la percezione dello spazio circostante avviene apprezzando le differenze di luminanza; a tal proposito si definisce il contrasto come: C = (L 1 -L 2 ) / L 2 Dove dove L 1 è la luminanza del dettaglio osservato L 2 è la luminanza generale del campo visivo (luminanza di fondo) 11

12 Abbagliamento 12

13 Valori indicativi di luminanze per sorgenti di luce naturale ed artificiale Tipi di sorgente Luminanza cd m -2 Sole a mezzogiorno 1, Sole al tramonto Cielo sereno 8000 Cielo nuvoloso 2000 Terreno a prato 800 Manto nevoso 3, Candela stearica 5000 lampada ad incandescenza da 60 W con bulbo chiaro lampada ad incandescenza da 60 W con bulbo opalino Lampada tubolare a fluorescenza da W Lampada ad alogenuri metallici 70 W 1,

14 Emissione di un corpo nero e n, λ = 5 λ e c 1 c2 λ T 1 Emissione di corpi solidi 14

15 Luce naturale ed artificiale Temperatura di colore È la temperatura alla quale bisogna portare un corpo nero Per avere lo stesso colore della luce emessa dalla lampada Unità di misura kelvin simbolo K 15

16 Lampade ad incandescenza Lampade ad incandescenza alogene 16

17 Emissione in un gas E2 E1 = ΔE = h ν 17

18 18

19 Lampade a scarica in gas Lampade a scarica in gas 19

20 Temperatura di colore 20