FIZIKA
Rad bi te videl
Koliko svetlobe odbijajo različne barve tkanin?
Tinka Trop in Monika Bačec
-> Poletje je čas sproščenih večernih sprehodov do odmaknjenih, skoraj pozabljenih kotičkov, od koder je najlepši pogled na sonce, ki se utaplja v morju, ali navzgor v prostranstva vesolja. Zaradi prijaznejših temperatur velikokrat pred odhodom ne pomislimo, da bi s seboj vzeli toplejša oblačila. Prav tako preprosto pozabimo, da nas lahko ujame noč in bi bilo s seboj primerno vzeti kakšno odsevno telo.
Na blogih in spletnih forumih, kjer se tematika dotakne varnosti pešcev v cestnem prometu in njihove vidnosti, pogosto naletimo na zapise razjarjenih voznikov. Ti se pritožujejo nad pešci brez ustreznih odsevnih teles, ki so povrhu vsega obleceni še v temnejša oblačila. Kakšna pa je razlika med količino svetlobe, ki se odbije od svetlejših in temnejših oblačil?
Voznik v avtomobilu vidi pred seboj predmete, ki jih osvetlijo avtomobilski žarometi. Ko svetloba, ki je elektromagnetno valovanje, sestavljeno iz mešanice valovanj z različnimi valovnimi dolžinami in ja-kostmi, vpade na površino dolocene barve, ta absorbira del svetlobe. Del spektra valovnih dolžin, ki se odbije, doloca barvo površine. Človeško oko ni enako obcutljivo na razlicne dele barvnega spektra. V ocesu imamo dvoje receptorjev: palicice in cepke. Palicice so obcutljivejše za svetlobo, vendar ne locijo barv. Z njimi si pomagamo predvsem v mraku. Čepki so treh vrst in z njihovo pomocjo locujemo barve.
Predstavljajmo si, da se v nocnih urah na neosvetljeni cesti srecata voznik avtomobila in pešec, oble-

IQ
SLIKA 1.
cen v tipična poletna bombažna oblačila. Pri simulaciji teh razmer smo v zatemnjenem prostoru s temno modrim ozadjem uporabili samostoječi reflektor ter na dve stojali naslonjeno ploščo pravokotne oblike, na katero smo pritrdili bombažne majice razlicnih barv.
Voznikovo oko smo nadomestili s senzorjem svetlobe, t. i. Vernier Light Sensor LS-BTA, ki je združljiv s programsko opremo LoggerPro. Senzor meri osvetljenost, torej svetlobni tok, ki vpada na površino osvetljenega dela silicijeve fotodiode. Izhodni izmerki senzorja so v fiziološki enoti lux. Ta nam pove, da je občutljivost senzorja v odvisnosti od valovne dolžine podobna občutljivosti človeškega očesa pri enakih valovnih dolžinah vpadne svetlobe. Kot takšen, je senzor primeren nadomestek voznika avtomobila.
Pred pričetkom meritev je bilo potrebno preveriti, ali bo pri merjenju pomembno, kakšen je kot med senzorjem svetlobe in napeto tkanino. Ko opazujemo svetlo piko, ki jo svetlobni vir ustvarja na zaslonu iz tkanine, ugotovimo, da jo vidimo enako svetlo, ne glede na to pod kakšnim kotom jo opazujemo. O tem govori Lambertov zakon, ki velja za črno telo in hrapava svetila: svetlost ploskovnega svetila je neodvisna od smeri opazovanja.
Kot vir snopa svetlobe smo uporabili projektor, namenjen predvajanju diapozitivov z zaslonko, ki je imela krožno odprtino premera (3,0 ± 0,5) mm. Svetlobni snop iz projektorja je vpadal pravokotno na zaslon z belo tkanino, kot prikazuje slika 3.
12
PRESEK 41 (2013/2014) 3
FIZIKA
Izmerili smo osvetljenost v odvisnosti od kota med senzorjem in smerjo vpadne svetlobe.
Senzor smo nastavili v najobčutljivejše območje, primerno za merjenje osvetljenosti med 0 in 600 lux. V tem območju je resolucija meritev 0,2 lux. Zajemali smo 20 izmerkov/s. Meritev je trajala deset sekund. Končno vrednost izmerka smo določili kot povprečje meritve. Od vseh meritev je odšteto ozadje, ki smo ga izmerili tako, da smo izmerili osvetljenost enake postavitve brez priključenega vira svetlobe. Meritve prikazuje graf na sliki 5.
Vidimo, da osvetljenost ni odvisna od orientačije senzorja.
S to ugotovitvijo se lahko vrnemo nazaj k prej zastavljeni simulačiji srečanja voznika avtomobila in neoznačenega pešča. Postavitev eksperimenta prikazuje skiča na sliki 6.
SLIKA 2.
SLIKA 3.
Kot vir svetlobe smo uporabili reflektor, saj se najbolje približa svetlobnemu snopu avtomobilske luči. Snop svetlobe se pri oddaljevanju od svetila širi navzven in je na oddaljenosti, kjer naleti na pešca (na podlago napeto blago), dovolj širok, da osvetli vso površino tkanine in tudi del ozadja, ki je predstavljeno s temno modrim okenskim senčilom.
SLIKA 4.
40 H 35 -_ 30-
r 25-
§ 20 H
v
f 15-
o
10 -
5 -
0
30 kot [◦ ]
60
SLIKA 5.
Osvetljenost v odvisnosti od kota med pravokotnico na zaslon in senzorjem
->
0
PRESEK 41 (2013/2014) 3
13
FIZIKA

SLIKA 6.
Za primerljivost meritev z različnimi tkaninami smo poskrbeli tako, da je bila postavitev pri vseh delih poskusa enaka. Podlaga z blagom je bila zmeraj enako oddaljena od izvora in senzorja, saj smo na mize in podlago zarisali, kje stoji kateri izmed delov poskusa. Tkanine smo napeli na podlago in ne samo obesili, saj so bile majice različnih velikosti in smo tako poskrbeli, da je bila odbojna površina zmeraj enaka. Vse majice se bile iz 100 % bombaža.
Pomembna predpostavka je bila, da se ozadje opazno ne spreminja. Eksperiment smo izvedli v Cim bolj zatemnjeni uCilnici. Bilje sonCen dan brez oblakov, ki bi spreminjali osvetljenost v uCilnici. Pred vsako meritvijo smo najprej naredili meritev ozadja - torej meritev postavitve brez prižganega reflektorja. Te izmerke smo nato odšteli od meritev.
Merili smo v srednjem obmocju obcutljivosti od 0 do 6000 lux z locljivostjo 2 lux. Zajemali smo 20
£ 15
- '^vl^Üisii ^ ¡v '		
I ,<"■/ - -		
♦ : 'J		
• . . . .	* * *	
WiMfi-,	fflnu	
SLIKA 7.
SLIKA 8.
Vrstni red barv: bela, rumena, oranžna, rdeča, ciklamna, turkizna, siva, svetlo zelena, vijolična, modra, crna.
izmerkov/s v desetih sekundah. Končni izmerek je povprečje vseh meritev. Izmerke prikazuje graf na sliki 8, kjer je prikazan odstotek odbite svetlobe
a
■ a ■ 100% b
a = osvetljenost na določeni razdalji
od zaslona s tkanino b = osvetljenost na mestu tkanine
v odvisnosti od barve tkanine.
Razmislimo, kaj nam povedo zgornji podatki. Svetla oblačila odbijejo dobrih 20 % vpadne svetlobe, temnejša pa le slabih 6 %. Torej svetla oblačila odbijajo skoraj štiri krat več svetlobe! V tem trenutku postane jasno, zakaj voznik pešča, oblečenega v svetla oblačila, zagleda prej kot tistega v temnih.
Morda pomislimo še na odsevna telesa, od katerih se odbije vsa vpadna svetloba. V primerjavi s svetlimi oblačili lahko rečemo, da se od le-teh odbije pet krat manj svetlobe, kot jo odbije odsevno telo.
Ko vas ob neosvetljeni česti nepripravljene ujame noč, bodite previdni. Ce vidite avtomobil, to še ne pomeni, da je tudi voznik že zagledal vas.
_ XXX
www.presek.si
www.dmfa.si
25
s 20
10

0
14
PRESEK 41 (2013/2014) 3