Tutkielmat » Lukio » FY5 - Valaistusvoimakkuus
| Tehty: 16.01.2002 | Arvosana: K |
| Sivuja: 4 kpl | Sanamäärä: 660 |
| Tekijä: Jarmo Vestola | |
1. Tutkittava ilmiö
Tehtävänä oli tutkia luksimittarin avulla koulun erilaisten tilojen valaistusta, sekä miten etäisyys valonlähteestä vaikuttaa valaistusvoimakkuuteen.
2. Teoriaa
Valon voimakkuus pienenee, kun siirrytään kauemmaksi sen lähteestä. Avoimessa tilassa vastaanotettu valoteho pienenee kääntäen verrannollisena sen etäisyyden neliöön. Energia siis leviää valon lähteestä tasaisesti jakautuneena kaikkiin suuntiin, mutta sen kokonaisenergia säilyy. Kun valonlähteestä purkautuu energiaa tietyllä teholla P, sama energia kulkee jokaisen lähdettä ympäröivän pallon läpi. Kun tämä valon teho jaetaan pallon pinta alalla, saadaan valon intensiteetti.
Saman intensiteettitason valaistuksia ei kuitenkaan välttämättä havaita yhtä voimakkaina, koska valaistusvoimakkuus riippuu valon väristä. Sen tähden valaistuksen mittaamista varten on laadittu näköhavaintoihin perustuva luksiasteikko. Tässä valaistusvoimakkuus E kuvaa sitä, miten kirkkaasti jokin pinta on valaistu. Valaistusvoimakkuuden yksikkö on 1 luksi = 1 lx.
3. Hypoteesi
Valaistusvoimakkuus pienenee lineaarisesti kun etäännytään valonlähteestä.
4. Työvaiheet
- Saadulla luksimittarilla mittailimme yläkoulun erilaisten tilojen valaistusta.
- Kävimme yhteensä yhdeksässä eri tilassa, joista vain muutamasta isommasta huoneesta otimme kaksi mittaustulosta. Luksimittarin sijoitimme yleensä joko lattialle tai pöydälle. Lopuksi taulukoimme tulokset .
- Toisen kokeen suoritimme kemian luokassa. Kiinnitimme luokan katossa olleeseen loisteputkilamppuun mittanauhan ja katsoimme miten valaistusvoimakkuus muuttuu kun etäännytään valon lähteestä.
- Lamppu oli noin 313 cm korkeudella ja mittauksen alussa luksimittari oli lampussa kiinni. Etäisyyttä lisättiin aluksi aina 10 cm ja havaitut tulokset kirjattiin ylös. Lopuksi mittari oli lattialla 313 cm päässä lampusta. Taulukoimme saadut tulokset ja piirsimme niistä kuvaajan.
5. Työn tulokset
| Paikka | Etäisyys valonlähteestä | Valaistusvoimakkuus |
| Kemian luokka | 240 cm | (pulpetit 560 lx) (työtaso 160 lx) |
| Välituntitila | 400 cm | (keskellä 210 lx) (reunassa 150 lx) |
| Ruokala | 200 cm | (lähellä ikkunaa 340 lx) (keskellä 180 lx) |
| Liikuntasali | 1000 cm | keskellä salia 530 lx |
| Käytävä | Valoja ei ollut lähellä | (pimeä käytävä 210 lx) (valoisa 910 lx) |
| Ulkona sumussa | - | 1500 lx |
| Yläasteen rehtorin huone | 52 cm | (uusi lamppu 600 lx) |
| Vessa | (170 cm) (30 cm) | (lattian taso 100 lx) (silmien korkeudella 1600 lx) |
| Etäisyys valonlähteestä (cm) | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | 70 | 80 | 90 | 100 | 110 | 120 | 170 | 200 | 250 | 313 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Valaistusvoimakkuus (lx) | 6000 | 2300 | 1600 | 900 | 700 | 600 | 500 | 450 | 400 | 380 | 350 | 330 | 320 | 310 | 280 | 280 | 260 |
Kuvaaja 1. Valonlähteen etäisyyden vaikutus valaistusvoimakkuuteen.
Kuvaaja 2. Etäisyyden neliön käänteisluvun vaikutus valaistusvoimakkuuteen.
6. Tulosten tarkastelu
Erilaisista tiloista saadut valaistusvoimakkuudet ovat luultavasti aika hyviä tuloksia, koska esimerkiksi kemian luokan valaistusvoimakkuus ylittää vaativaan luku- ja kirjoitustyöhön suositellun 500 lx. Muista saaduista tuloksista on vaikea sanoa ovatko ne sopivia kyseisiin tiloihin.
Toisen kokeen hypoteesini osoittautui osittain vääräksi. Teorian mukaan valaistusvoimakkuus pienenee etäännyttäessä valon lähteestä siten, että valaistusvoimakkuus on kääntäen verrannollinen etäisyyden neliöön valon lähteestä. Saman voi myös todeta kuvaajasta 2, josta on poistettu kaksi suurinta luksimäärää, jotta muut arvot näkyisivät selkeämmin.
Kuten taulukosta 1 näkee valaistusvoimakkuus ei vähene siirryttäessä 200 cm:stä 250 cm:iin. Syy voi johtua mittausvirheestä, mutta luultavasti erilaiset heijastukset ja ympäristön valot vaikuttavat enemmän tulokseen, koska mittauskohta oli jo kaukana lampusta ja aika lähellä kiiltävää lasi- sekä lattiapintaa. Luultavasti samat heijastukset vaikuttavat myös kuvaajassa 2, koska sen pitäisi alkaa nollasta. Valaistusvoimakkuus olisi pitänyt mitata heijastamattomassa huoneessa, johon vain mitattavan lampun valo pääsee, eivätkä muut valot pääse sotkemaan tuloksia.
7. Lähteet
- Lavonen, Kurki-Suonio, Hakulinen, Galilei 5 Aaltoliike, Weilin+Göös, Porvoo 1998, s. 72-74 ja s. 47