1 – CONCEPTOS BASICOS
La luminotecnia se ocupa de las aplicaciones de la luz artificial, para obtener niveles de iluminación adecuados a cada tipo de tarea visual que desarrolla el hombre.
Ejemplo: para dibujar son necesarios 50 Lux, para captar imágenes de televisión en blanco y negro 400-500 Lux, para televisión en color se requieren mas de 1000 Lux.
La luz es una radiación electromagnética de longitudes de onda comprendidas entre 0.4 y 0.8 micras.
La sensibilidad del ojo humano varía según la longitud de onda como se muestra en la figura 1.1, obsérvense la banda visible, y las zonas de radiación infrarroja y ultravioleta.
La máxima sensibilidad del ojo se presenta con longitud de onda 0.55 micras, que corresponde a la luz amarillo verdosa.
El significado de la sensibilidad para diferentes longitudes de onda se puede apreciar en la figura 1.2, para obtener en un plano cierta iluminancia es necesaria cierta potencia radiante.
Ejemplo: para lograr 1000 Lux es necesario 1 kW con longitud de onda de 0.55 pero son necesarios 10 kW con longitudes de onda de los extremos visibles 0.4 o 0.8.
2 – FUENTES LUMINOSAS
Las fuentes luminosas, llamadas lamparas, pueden ser de dos tipos, por su principio físico de funcionamiento: lamparas incandescentes o de descarga.
Las lamparas incandescentes emiten luz por radiación térmica, su espectro radiante es continuo, como muestra la figura 2.1, en el están contenidas todas las longitudes de onda.
Este es el espectro característico de cualquier cuerpo que emite radiación por calentamiento, y en particular las lamparas incandescentes.
Las lamparas de descarga emiten luz debido al fenómeno del arco eléctrico, siendo su espectro discontinuo, como puede verse en la figura 2.2.
La eficiencia de una lampara es la relación entre la potencia radiante luminosa (que se mide en Lúmenes – Lm) y la potencia que ingresa a la lampara.
La tabla I muestra la eficiencia de los distintos tipos de lamparas.
TABLA I – Eficiencia de distintos tipos de lamparas.
| Lampara | Eficiencia | Tipo de espectro | Coseno fi |
| (Lm / W) | |||
| incandescente | 21 | Continuo | 1 |
| cuarzo iodo | 23 | Continuo | 1 |
| fluorescente | 40-50 | Discontinuo | .5 |
| vapor de mercurio | 60 | Discontinuo | .5 |
| mezcladoras | 22 | Mixto | 1 |
| vapor de sodio | |||
| de alta presión | 80 | Discontinuo | .5 |
| multivapor | 90 | Discontinuo | .5 |
| vapor de sodio | |||
| de baja presión | 120 | Discontinuo | .5 |
Las lamparas de sodio de baja presión se caracterizan por su espectro extremadamente discontinuo (monocromático). Su alta eficiencia se debe a que emiten en la longitud de onda de máxima sensibilidad para el ojo humano (luz amarilla, lamda=0.55)
Estas lamparas son usadas para iluminación de exteriores, cuando no interesan los efectos cromáticos, por ejemplo en el cruce de rutas.
Las lamparas de descarga requieren una resistencia o reactancia serie para controlar la corriente.
La figura 2.3 muestra como influyen los elementos serie en la limitación de la corriente.
Se pueden identificar dos puntos de funcionamiento del arco, uno estable, y uno inestable, la explicación es simple si se piensa en corriente continua, observando las ecuaciones siguientes se justifican los puntos de funcionamiento.
U = Ur + Ua = R * Ia + Ua
La tensión Ua de arco es la tensión Ul de la lampara, análogamente Ia es Il, para la estabilidad del arco es necesaria la resistencia R, cuando la alimentación es en corriente alterna se utiliza una reactancia (que no tiene efecto Joule, y no pierde energía – salvo en su parte resistiva, y en el hierro de su núcleo).
Además se requiere el ignitor para que la lampara arranque, de manera que el proceso de arco eléctrico se inicia con un pulso en la lampara.
Otro dispositivo auxiliar es un capacitor para mejorar el factor de potencia del conjunto lampara reactancia que como se ha visto es sensiblemente bajo.
3 – DEFINICIONES Y UNIDADES
La fuente luminosa emite cierto flujo (potencia radiante luminosa).
Intensidad luminosa es la relación entre Flujo y ángulo sólido en el cual este flujo se emite.
La intensidad luminosa se mide en Candelas (Cd), el flujo como dicho en Lúmenes (Lm), y el ángulo sólido es adimensional, por analogía con el ángulo plano se da como relación entre la parte de superficie de la esfera limitada por el cono que define el ángulo sólido, y el radio de la esfera al cuadrado R^2.
I [Cd] = dF [Lm] / domega [-]
domega = dsuperficie / R^2
I = R^2 * dF / dsuperficie
Intensidad de iluminación o iluminancia es la relación flujo superficie, y se mide en Lux.
E [Lux] = dF / ds
I = E * R^2
La intensidad de iluminación en una superficie es inversamente proporcional a la distancia.
E / E1 = (R1 / R)^2
El patrón de intensidad luminosa Candela se define con una superficie de un cm^2 de platino fundido que se ha fijado en 60 Candelas.
Luminancia es la relación intensidad superficie luminosa que emite luz, y su unidad es el Nit.
L [Nit] = I [Cd] / S [m^2]
Una unidad todavía utilizada es el Stibb = Cd / cm^2 que tiene un valor mas practico, 1 Nit = 1/10000 Stibb.
El ojo humano admite 0.75 Stibb, para no sufrir efecto de encandilamiento.
Dada la iluminancia máxima es posible determinar la iluminancia en cualquier dirección, como indica la figura 3.3.
Si imaginamos todos los vectores intensidad (I) en todas las direcciones del espacio, la superficie lugar geométrico de los extremos de los vectores es llamada cuerpo fotometrico.
Curva fotometrica es la intersección del cuerpo fotometrico, con un plano que contenga la fuente.
4 – FORMAS DE EMISION
Fuente puntual es aquella cuyo cuerpo es una esfera, de radio I y la curva fotometrica es un circulo.
I = dF / domega
dF = I * domega
F = 4 * PI * I
Fuente real es cualquier fuente, esta constituida por el conjunto lampara artefacto (luminaria)
Desde el punto de vista fotometrico existen dos tipos de luminarias, simétricas y asimétricas.
Las luminarias simétricas tienen un cuerpo fotometrico de revolución alrededor de un eje de simetría, la generatriz del cuerpo fotometrico es la curva fotometrica, generalmente son utilizadas en iluminación de interiores (ver figura 4.1).
Las luminarias asimétricas se caracterizan porque su cuerpo fotometrico no es de revolución por lo que es necesario conocer las curvas fotometricas que se generan en distintos planos, estos artefactos se utilizan especialmente en iluminación de exteriores (ver figura 4.2).
Rendimiento de un artefacto es la relación entre el flujo del artefacto y el flujo de la lampara y esta generalmente comprendido entre 0.85 y 0.90.
El método gráfico analítico para determinar el flujo de un artefacto luminoso simétrico partiendo de su curva fotometrica es el método de Rousseau (ver figura 4.3).
La curva fotometrica es un diagrama polar, cada anillo esférico tiene una superficie que depende del ángulo, el flujo luminoso esta dado por:
dF = (Ialfa / R^2) * 2 * PI * R^2 * sin(alfa) * dalfa
dF = 2 * PI * Ialfa * (sin(alfa) * dalfa)
El flujo total se obtiene integrando entre alfa=0 y PI, en el eje vertical del diagrama de Rousseau se representan los trozos sin(alfa)*dalfa.
Se determina el valor de Ialfa que se lleva sobre el eje en el punto correspondiente a alfa.
Para cada valor de alfa se puede determinar el flujo del artefacto y trazar la curva que muestra como varia el flujo en función del ángulo alfa, y que tiene como asIntota el flujo total, si se representa el valor relativo respecto de la lampara el rendimiento.
Con algunas consideraciones adicionales el método de Rousseau es aplicable a los artefactos asimétricos.
Si encerramos el cuerpo fotometrico de un artefacto asimétrico en una esfera, y cortamos la misma con semiplanos meridianos, obtendremos para cada ángulo beta una curva fotometrica.
Puede suponerse que dentro de un cierto dbeta suficientemente pequeño no varían los valores de la curva fotometrica.
Consideramos entonces la curva constante en todo el dbeta, podemos calcular el flujo en ese intervalo (diedro) con la formula.
deltaF = 2 * PI * dbeta
Por lo tanto tendremos que el flujo total es:
F = sumatoria de uno a n (deltaF)
Si el artefacto tiene un plano de simetría se calcula la mitad y se multiplica por 2.
5 – INFORMACION FOTOMETRICA Y SISTEMA DE COORDENADAS
CONCEPTOS BASICOS DE LA LUMINOTECNIA
En este capitulo se realiza una presentacion de los conceptos relativos a la luminotecnia que seran utilizados durante el desarrollo del proyecto. (este escrito es parte de un desarrollo presentado como trabajo final por el exalumno hoy ingeniero Boscato)
1 ASPECTOS FISICOS DE LA LUZ
1.1 NATURALEZA DE LA LUZ
La luz es una manifestacion de la energia en forma de radiaciones electromagneticas, capaces de afectar al organo visual. Se denomina radiacion a la transmision de la energia en el espacio.
1.2 TRANSMISION DE LA LUZ
La luz se transmite a distancia a traves del espacio por medio de ondas. Se puede transmitir tanto en el vacio como a traves de algunos cuerpos solidos, liquidos y gaseosos. Las ondas luminosas se propagan en todas las direcciones y en linea recta.
1.3 CARACTERISTICAS DE LAS RADIACIONES LUMINOSAS
Al igual que las otras radiaciones electromagneticas, la radiacion luminosa presenta dos caracteristicas fundamentales. Estas son:
* La longitud de onda landa l
* La velocidad de propagacion v
Ambas estan relacionadas por la frecuencia f:
f[hertz] = l [nm] / v [km/seg]
nm = 1 nanometro = 1*10^-9 metros
La longitud de onda es la distancia existente entre dos ondas sucesivas. La frecuencia indica la cantidad de ondas que pasan por un punto fijo en un segundo . La velocidad de propagacion de las ondas electromagneticas en el vacio es de 300.000 km/seg. Cuando estas ondas atraviesan un medio natural, tal como el aire o el vidrio, cambian su velocidad y su longitud de onda. Esta modificacion la realizan manteniendo constante la frecuencia.
El conjunto de todas las radiaciones electromagneticas se conoce con el nombre de espectro electromagnetico (figura 1).
Se puede apreciar que las ondas visibles ocupan una pequena porcion del espectro. Los limites de las mismas no estan bien definidos y varian segun el individuo; el limite inferior se situa generalmente entre 380 y 400 nm y el superior esta entre 760 y 780 nm.
El espectro visible puede dividirse, de modo aproximado, en una serie de intervalos de longitudes de onda, segun la impresion de color que producen en el ojo humano:
380-436 nm violeta 436-495 nm azul 495-566 nm verde
566-589 nm amarillo 589-627 nm naranja 627-780 nm rojo
Todo este conjunto de radiaciones es el que compone la luz del dia, tambien llamada luz blanca.
La composicion de las fuentes luminosas se representa por medio de la \»curva de distribucion espectral\» que corresponde a cada una de las mismas, en la cual se indica como se distribuye la energia entre las diferentes radiaciones. Frecuentemente esta representacion se hace en valores relativos de energia respecto a la maxima radiada, que se toma como 100% (figuras 2 y 3).
A los espectros que no presentan interrupcion, como el de la luz del dia, se les llama continuos porque en ellos estan presentes todas las radiaciones visibles.
2 EL OJO HUMANO, ORGANO RECEPTOR DE LA LUZ
2.1 EL OJO HUMANO
El ojo (figura4) es el organo fisiologico mediante el cual se experimentan las sensaciones de luz y color. El recibe la energia luminosa y la transforma en energia nerviosa, que es conducida a traves del nervio optico hasta el cerebro.
La retina esta dotada de elementos foto-receptores, llamados conos y bastoncillos, que cumplen diferentes funciones. En ellos se produce la transformacion de energia luminosa en sensacion o energia nerviosa. Los primeros son muy sensibles a los colores y casi insensibles a la luz, mientras que los segundos son muy sensibles a la luz y casi insensibles a los colores.
En la vision a la luz del dia o con suficiente luz artificial clara (llamada vision fotopica) intervienen los bastoncillos y los conos, mientras que en la vision con luz nocturna o con muy poca luz (llamada vision escotopica) esencialmente los bastoncillos.
Cuando sobre nuestro cerebro actua un conjunto de estimulos espectrales diferentes, como puede ser la luz blanca del dia, aquel no distingue cada uno de los componentes por separado, sino que se produce una especie de efecto aditivo de los mismos que constituye el \»color de la luz\».
2.2 FORMACION DE IMAGENES
El campo visual del hombre esta limitado por un angulo de 130 en sentido vertical y unos 180 en sentido horizontal.
De los objetos iluminados o con luz propia situados en el campo visual parten rayos luminosos que atraviesan la cornea y el humor acuoso y llegan al cristalino, donde se refractan y van a la retina, en la cual se forma la imagen de estos objetos. Esta imagen se percibe invertida y mucho mas pequena que la natural, pasando mediante el nervio optico al cebro que se encarga de su interpretacion y de rectificar su posicion.
2.3 ADAPTACION
Es la capacidad que tiene el ojo de ajustarse automaticamente a los diferentes niveles de iluminancia. Este ajuste lo realiza la pupila en su movimiento de cierre y apertura.
El proceso de adaptacion total a la oscuridad despues de una exposicion a altas luminancias requiere en general cerca de una hora; en el caso contrario esta adaptacion se establece mucho mas rapidamente.
2.4 ACOMODACION
Es la facultad que posee el ojo para ajustarse automaticamente a las diferentes distancias de los objetos, y asi obtener imagenes nitidas. Este ajuste lo efectua variando la curvatura del cristalino y con ello la distancia focal por la contraccion o distension de los musculos ciliares.
2.5 AGUDEZA VISUAL
Es la capacidad que tiene el ojo de reconocer por separado, con nitidez y precision, objetos muy pequenos y proximos entre si. Depende del nivel de iluminancia.
2.6 VELOCIDAD DE PERCEPCION
Se puede definir como el valor reciproco del intervalo de tiempo que transcurre entre la aparicion de un objeto y la percepcion de su forma.
Depende del nivel de luminancia.
2.7 SENSIBILIDAD DEL OJO A LAS RADIACIONES LUMINOSAS
El ojo solo es sensible a las ondas electromagneticas que se encuetran dentro de los limites dados por el espectro visible.
Todas las fuentes luminosas tienen su propia radiacion o mezcla de ellas comprendidas dentro de dichos limites.
Si se hace llegar al ojo por separado cada una de las diferentes radiaciones que componen la luz blanca se observa que este las capta con distinta intensidad, debido a que la sensibilidad de los conos de la retina es diferente para cada color.
En la figura 5 esta representada la sensibilidad relativa del ojo humano para las distintas longitudes de onda de la luz del mediodia soleado, suponiendo a todas las radiaciones luminosas la misma energia. Los valores obtenidos representan la curva de Eficiencia Luminosa Espectral.
Estos valores fueron tabulados en intervalos de 10 nm.
El ojo tiene la mayor sensibilidad para una longitud de onda de 555 nm que corresponde al color amarillo-verdoso. Ello significa que una cantidad de energia en 555 nm produce mas sensacion visual que una misma cantidad de energia en cualquier otra longitud de onda.
Se puede apreciar en la figura 5 que en la vision escotopica, el maximo de sensibilidad se dezplaza hacia longitudes de onda menores.
De todo la dicho se desprende que para el ojo humano luz es la energia radiada en la zona visible, pero evaluada segun la curva de sensibilidad.
3 MAGNITUDES LUMINOSAS FUNDAMENTALES. UNIDADES Y MEDIDAS
En la tecnica de la iluminacion intervienen dos elementos basicos:
la fuente productora de luz y el objeto a iluminar.
Las magnitudes y unidades de medida fundamentalmente empleadas para valorar y comparar las cualidades y los efectos de las fuentes de luz son las siguientes:
3.1 FLUJO LUMINOSO
Se denomina flujo luminoso a la energia radiante por unidad de tiempo (potencia) que produce sensacion luminosa. Se representa por la letra y su unidad de medida es el lumen. Un lumen es el flujo luminoso de la radiacion monocromatica que se caracteriza por una longitud de onda de 555 nm y por un flujo de energia radiante de 1/683 lumenes. Es decir que para esta longitud de onda una potencia radiante de un 1 vatio equivale a 683 lumenes.
3.2 RENDIMIENTO LUMINOSO O COEFICIENTE DE EFICACIA LUMINOSA
El rendimiento luminoso de una fuente luz es la relacion entre el flujo emitido por ella y la potencia total que se le entrega para generarlo. Se expresa como:
n = Fi [lm] / W [w]
Teoricamente el mayor rendimiento que se podria obtener de una lampara si emitiese toda su luz en la radiacion de mayor sensibilidad seria 683 lm/w. En la practica este valor es muy inferior presentando diferencias notables entre las distintas lamparas.
3.3 CANTIDAD DE LUZ
La cantidad de luz es el flujo luminoso emitido por la fuente durante una unidad de tiempo. Se representa por la letra Q y es su unidad de medida el lumen-seg o lumen-hora.
Q = Fi * t
Tiene interes conocer a efectos de los calculos economicos la cantidad de luz que emite una lampara durante su vida util, de esta cantidad se descuenta la parte correspondiente a la perdida de flujo que se produce en el transcurso de dicha vida.
3.4 INTENSIDAD LUMINOSA
Una fuente de luz emite radiaciones en diferentes direcciones y esas radiaciones pueden ser o no uniformes en cada una de las mismas. El concepto de la magnitud de intensidad luminosa se entiende unicamente referido a una determinada direccion y contenida en un angulo solido.
El angulo solido limita una porcion de espacio. Si imaginamos una esfera de radio R y sobre ella una superficie S (figura 6) el angulo solido que subtiende dicha superficie es la porcion de espacio comprendida entre el centro de la esfera O y la superficie S. Su unidad de medida es el estereorradian (sr). Un esterreorradian es el angulo solido correspondiente a un casquete esferico cuya superficie es igual al cuadrado del radio de la esfera.
Angulo solido w [sr] = S [m] / R^2 [m^2]
La intensidad luminosa es (en una determinada direccion) el valor limite que toma la relacion del flujo luminoso Fi comprendido en el angulo solido w en el cual se observa esa emision, cuando Fi tiende a cero.
La intensidad luminosa se representa por la letra I siendo su unidad de medida la candela (cd).
I [cd] = limite (w tendiendo a 0) Fi [lm] / w [sr]
La nocion de limite es necesaria ya que estamos definiendo una cantidad en una direccion dada y es de suponer que esta sera diferente en las otras direcciones.
Para precisar esta caracteristica de la intensidad luminosa, se puede utilizar un sistemas de coordenadas esfericas con su centro en la fuente de modo tal que cada direccion de observacion quede determinada por una longitud y por una latitud , (ver figura 7). La intensidad luminosa entonces presenta caracteristicas vectoriales.
3.5 DISTRIBUCION LUMINOSA. CURVA FOTOMETRICA
La distribucion luminosa de un manantial de luz es el conjunto de la intensidad luminosa en todas las direcciones.Si se representa por medio de vectores la intensidad luminosa de un manantial en infinitas direcciones del espacio, se obtendra un cuerpo llamado \»solido fotometrico\», (figura 8). Haciendo pasar un plano tal como muestra la misma figura se obtiene una seccion limitada por una curva que se denomina curva de fotometrica o de distribucion luminosa.
3.6 ILUMINANCIA
La iluminancia o iluminacion de una superficie es la relacion entre el flujo luminoso que recibe la superficie y su extension. Se representa por la letra E y su unidad de medida es lux.
E [lux] = Fi [lm] / S [m^2]
3.7 LUMINANCIA
La luminancia (en una direccion, en un punto de la superficie de una fuente o de un receptor o en un punto sobre la trayectoria de un haz) se define como:
Cociente entre el flujo luminoso que abandona, alcanza o atraviesa un elemento de superficie en ese punto y que se propaga en las direcciones definidas por un cono elemental que contiene la direccion dada, y el producto del angulo solido del cono por el area de la proyeccion ortogonal del elemento de superficie sobre un planoperpendicular a la direccion dada. Se representa por la letra L y su unidad de medida es el nit, pero generalmente se utiliza la candela por metro cuadrado.
L [cd/m^2] = d Fi / (dA * cos Fi * dw)
La luminancia puede ser directa, en el caso de los manantiales luminosos, o indirecta, para los objetos iluminados.
La luminancia es lo que produce en el organo visual la sensacion de claridad, pues la luz no se hace visible hasta que es reflejada. La mayor o menor claridad con que vemos los objetos igualmente iluminados depende de su luminancia. La percepcion de la luz es realmente la percepcion de diferencias de luminancia.
4 LEYES FUNDAMENTALES DE LA LUMINOTECNIA
4.1 LEY DE LA INVERSA DEL CUADRADO DE LA DISTANCIA
Esta ley establece que para un mismo manantial luminoso, las iluminancias en diferentes superficies situadas normalmente a la direccion de la radiacion son directamente proporcionales a la intensidad luminosa del foco, e inversamente proporcionalesal cuadradado de la distancia que las separa. La misma se cumple cuando se trata de una fuente puntual, de superficies perpendiculares a la direccion del flujo luminoso y cuando la distancia es grande en relacion al tamno del foco. Para las luminarias se considera suficientemente exacta, si la distancia es por lo menos cinco veces la maxima dimension de la luminaria. Se expresa por la formula siguiente:
E = I / D^2
4.2 LEY DEL COSENO
Si la superficie no es normal a la direccion de los rayos luminosos, la ley anterior se cumple multiplicando la misma ecuacion por el coseno del angulo formado por la normal a la superficie y la direccion de los rayos incidentes. Esto se
expresa como:
E = I * cos @ / D^2
4.3 ILUMINANCIA NORMAL, HORIZONTAL Y VERTICAL
En la figura 9 el manantial F ilumina tres planos situados en posiciones normal, horizontal y vertical respecto al mismo. Cada uno de ellos tendra una iluminancia llamada
En = iluminancia normal
Eh = iluminancia horizontal
Ev = iluminancia vertical
El valor de cada una de ellas en el punto P se determina, aplicando las dos leyes vistas anteriormente, de la siguiente forma.
* iluminancia normal:
En = I / d^2 = I / h^2 * cos @
* iluminancia horizontal:
Eh = I / d^2 * cos @ = I / h^2 * (cos @)^3
* iluminancia vertical:
Ev = I / d^2 * sen @ = I / a^2 * (sen @)^3
5 REFLEXION, TRANSMISION, REFRACCION Y ABSORCION DE LA LUZ
5.1 REFLEXION
Reflexion es el retorno de la radiacion que incide en una superficie sin que se produzcan cambios de frecuencia en ninguno de los componentes monocromaticos que la integran.
En la reflexion de la luz interviene de manera decisiva la contitucion de la superficie reflectante, distinguiendose respecto de las mismas las siguientes clases se reflexion:
* Dirigida o especular:tiene lugar en superficies pulimentadas o extremadamente lisas. Esta regida por dos leyes fundamentales:
a- El rayo incidente, el rayo reflejado y la normal a la superficie en el punto de incidencia estan en un mismo plano.
b- El angulo de incidencia es igual al angulo de reflexion.
Las superficies capaces de reflejar especularmente se usan en luminotecnia como espejos, incorporandose en algunas luminarias.
* Difusa:tiene lugar en superficies rugosas o compuestas de particulas minusculas reflectantes. Las particulas actuan como reflector especular, pero como la superficie de cada una de ellas esta orientada segun planos diferentes, aparece luz reflejada con diferentes angulos.
* Mixta:se da en la mayor parte de los materiales y es una combinacion de las dos primeras.Puede ser semidirigida:producida por superficies rugosas y brillantes; o puede ser semidifusa:producida por superficies esmaltadas y blancas.
5.2 TRANSMISION
Se denomina transmision al paso de los rayos de luz a traves de un medio sin que se produzca ninguna alteracion de la frecuencia de sus componentes monocromaticos. En este fenomeno la direccion de los rayos luminosos cambia de direccion por refraccion al pasar oblicuamente de un medio a otro de distinta densidad.
Al igual que en la reflexion, la contistucion de los cuerpos determina las siguientes clases de transmision:
* Dirigida:se produce por los cuerpos transparentes.
* Difusa:se produce por los cuerpos translucidos muy densos.
* Mixta:se da como una mezcla de las dos primeras. Puede ser semidirigida: se produce por los cuerpos menos transparentes; o sedifusa:se produce por los cuerpos translucidos menos densos.
5.3 REFRACCION
Este fenomeno ya fue citado cuando se trato la transmision. El cambio de direccion se debe a una variacion en la velocidad de la luz. Esta disminuye si el nuevo medio es mas denso que el anterior y aumenta cuando lo es menos.
Dos leyes fundamentales gobiernan este fenomeno:
a- El rayo incidente, el rayo refractado y la normal a la superficie en el punto de incidencia estan en un mismo plano.
b- La razon del seno del angulo de incidencia al seno del angulo de refraccion es una constante que depende de los dos medios pertinentes y de la longitud de onda de la luz incidente. Esta ley es conocida como la ley de Snell y se expresa por:
n1 * sen = n2 * sen
siendo:
n1=indice de refraccion del primer medio respecto al aire.
n2=indice de refraccion del segundo medio respecto al aire.
=angulo de incidencia.
=angulo de refraccion.
La constante antes mencionada se llama indice de refraccion relativa de un medio a otro y se la designa por la letra u
u = n2 / n1
5.4 ABSORCION
En los fenomenos de reflexion y transmision de la luz, parte de la luz que incide sobre los cuerpos es absorbida en mayor o menor proporcion segun la constitucion de los materiales que los componen. Esto significa una perdida de energia luminosa.
5.5 FACTORES DE REFLEXION, TRANSMISION Y ABSORCION
Al iluminar un cuerpo, una parte de la luz que llega al mismo es reflejada por la superficie, otra parte se transmite atravesandolo, y una tercera parte es absorbida por el material que lo compone. Por lo tanto el flujo luminoso incidente o total se reparte de la siguiente forma;
Fii = flujo incidente
Fir = flujo reflejado
Fit = flujo transmitido
Fia = flujo absorbido
La razon de cada uno de los tres ultimos respecto al primero es designada como factor de reflexion, de transmision y de absorcion respectivamente.
6 EL COLOR
El color es una interpretacion psicofisiologica del espectro elecromagnetico visible.
El color no es una propiedad de los cuerpos. Estos solo tienen unas determinadas propiedades de reflejar, transmitir o absorber los colores de la luz que reciben.
La impresion del color de un cuerpo depende por lo tanto de la comsicion espectral de la luz con que se ilumina y de las propiedades que posea de reflejarla, transmitirla y absorberla.
Generalmente los colores que aparecen ante nuestra vista no son los que presenta el espectro visible, sino en cada caso uno de los infinitos colores que resultan de la mezcla de los distintos colores.
6.1 DIAGRAMA CROMATICO DEL CIE
El diagrama de cromaticidad o triangulo de color adoptado por la CIE permite la determinacion matematicamente exacta de cualquier color mediante dos coordenadas de cromaticidad (figura 10). Se usa al tratar el color de las fuentes de luz y materiales tales como pinturas, filtros luminosos, etc.
6.2 TEMPERATURA DE COLOR Tc Y TEMPERATURA DE COLOR SIMILAR Ts
En la practica, el color de luz de una fuente luminosa se da a conocer por su temperatura de color Tc expresada en grados Kelvin (K). La temperatura de color de una fuente de luz corresponde por comparacion a aquella con la que el cuerpo negro presenta el mismo color que la fuente analizada.El cuerpo negro es un radiador ideal que, teoricamente, radia toda la energia que recibe cambiando de color al variar su temperatura absoluta. La curva de temperatura de color del cuerponegro esta representada en la figura 6. Cuando el color de una fuente de luz no coincideexactamente con algun punto de la curva del cuerpo negro, se busca la temperatura de este ultimo mas parecida a la del color de la luz analizada. Esta temperatura es denominada temperatura de color similar Ts.
6.3 REPRODUCCION CROMATICA.INDICES GENERAL Rg Y ESPECIAL Re
El dato de temperatura de color similar se refiere unicamente al color de la luz pero no a su composicion espectral que resulta decisiva para la reproduccion de los colores.
El concepto de reproduccion cromatica de un fuente de luz esta definido como el aspecto cromatico que presentan los cuerpos iluminados con esta en comparacion con el que presenta bajo una luz de referencia.
Como luz de referencia se puede utilizar la del cuerpo negro o una luz dia homologada con la que, segun la definicion, se consigue una reproduccion cromatica ideal.
Segun la CIE las propiedades de reproduccion cromatica de las fuentes luminosas se determinan iluminando un color de muestra establecido con la luz de referencia y con la luz que se analiza. La evaluacion cuantitativa del desplazamiento de color que se produzcarepresenta el indice de reproduccion cromatica que puede alcanzar un valor maximo de 100 tomado para la luz de referencia. Este indice puede ser general Rg como promedio de desplamiento para un conjunto de ocho colorese muestra, o especial Re para un solo color de un conjunto de catorce colores.
Para determinar las propiedades cromaticas de una fuente de luz es necesario conocer el indice de reproduccion Rg y su temperatura de color similar Ts.
7 FACTORES QUE INFLUYEN EN LA VISION
En la percepcion visual de los objetos ifluyen los siguientes factores:
7.1 ILUMINACION
Laa capacidad visual depende de la iluminacion y esta afecta al estado de animo de las personas, a su aptitud para desarrollar un trabajo, a su poder de relajacion, etc. Cada actividad requiere una determinada iluminacion nominal que debe existir como valor medio en la zona que se desarrolla la misma. Este valor medio esta en funcion de una serie de factores entre los que se puede citar:
a- Tamano de los detalles a captar.
b- Distancia entre el ojo y el objeto observado.
c- Factor de reflexion del objeto observado.
d- Contraste entre los detalles del objeto y el fondo sobre el que se destaca.
e- Tiempo empleado en la observacion.
f- Rapidez de movimiento del objeto.
7.2 CONTRASTE
Como ya se menciono el ojo solo aprecia diferencias de luminancias.
La diferencia de luminancia entre el objeto que se observa y su espacio inmediato es lo que se conoce con el nombre de contraste.
El contraste de color puede describirse especficando los colores implicados segun un sistema de colores adecuados.
Las mejores condiciones visuales se consiguen cuando el contraste de luminancias entre el objeto visual y las superficies circundantes se mantiene dentro de unos limites determinados. La relacion de luminancias en el campo visual no debe ser menor de 1:3, ni mayor de 3:1.
7.3 SOMBRAS
Las sombras son el resultado de una diferencia de luminancia respecto a zonas mas iluminadas
El tener dos ojos nos posibilita ver los objetos en relieve, es decir unos mas cerca que otros. Ello es debido a que en cada ojo se forma una imagen ligeramente distinta que al juntarse en el cerebro dan la sensacion de relieve. Para poder captar el relieve de los objetos es preciso que los mismos presenten unas zonas menos iluminadas que otras.Estas zonas menos iluminadas son las sombras, las cuales destacan las formas plasticas de los objetos.
7.4 DESLUMBRAMIENTO
El deslumbramiento es un fenomeno de la vision que produce molestia y/o disminucion en la capacidad para distinguir objetos. Es debido a una inadecuada distribucion o escalonamiento de luminancias o como cosecuencia de contrastes excesivos en el espacio o en el tiempo.
Este fenomeno actua sobre la retina del ojo en la cual produce una energica reaccion fotoquimica, insensibilizandola durante algun tiempo, transcurrido el cual vuelve a recuperarse. Los efectos que ocaciona pueden ser de tipo fisiologico (perturbador) o de tipo psicologico (molesto).
Los principales factores que intervienen en el desluumbramiento son:
a- La iluminancia de la fuente de luz o de las superficies iluminadas.
b- Las dimensiones de la fuente de luz e funcion del angulo subtendido por el ojo a partir de los 45 con respecto a la vertical.
c- La situacion de la fuente de luz.
d- El contraste entre la luminancia de la fuente de luz y la de sus alrededores.
e- El tiempo de exposicion.