Инфоурок Естествознание Научные работыПроект: «Свет очей моих….»

Проект: «Свет очей моих….»

Скачать материал

Муниципальное казенное учреждение

«Дербентское городское управление образования»

 

 Муниципальный  Конкурс научно-исследовательских

проектов учащихся

«Первые шаги в науку»

 

 

 

 

Проект:

 

 

«Свет очей моих….»

 

 

Направление:  Естественно-научное

Секция: Наука и жизнь

 

 

 

Автор:

Лукманова Зухра Тимуровна,

ученица  6 класса

МБОУ «Гимназия  №3»

г. Дербент, 2023г.

89896611683

Ismira005@yandex.ru

 

Научный руководитель:

Османова Тарана Залетдиновна,

преподаватель физики и информатики высшей  квалификационной категории

МБОУ «Гимназия  №3»

г. Дербент, 2023г.

osmanova31107@yandex.ru

89654883168

 

   

 

 

 

ОГЛАВЛЕНИЕ.

 

I. Введение………………………………………………………..…………………..2

 

II. Основная часть

§1. Свет. Источники света и их эволюция …………………………………………3

§2. Определение типов источников света в доме и школе…..………......................7

 

III. Заключение …………………………….……………………………………….9

 

IV. Литература, источники……...……………………………………..………...10

 

V. Приложения ……………………………………….………………..………..11-13

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                             

 

 

 

 

 

 

 

 

I. Введение

Однажды в моей настольной лампе перегорела лампочка. Мама заменила ее, вкрутив новую лампочку, непохожую на прежнюю. Она сказала, что в доме не было запасной люминесцентной[1] лампочки, и она вкрутила в лампу что нашла, а оказалось – лампочка накаливания. Свет этой лампочки был ярким,  но, благодаря абажуру, мягким и приятным для глаз. А сама лампочка сильно нагрелась. Я заметила, что, делать уроки при свете этой лампы мне было приятнее, чем обычно, глаза меньше устали. Я задала вопрос: почему же раньше мне такую лампочку не дали? На что я получила ответ: сейчас таких лампочек мало осталось, везде только люминесцентные лампы используют или светодиоды, основная причина – они энергосберегающие. Но мои глаза запросили лампочку накаливания...  А может, она тоже вредная, просто это не сразу заметно? Как выбрать практичную, долговечную, качественную и безопасную лампочку? А в разных помещениях нужно использовать разные лампы?

Цель работы: определить, какой из трех видов электрических лампочек наиболее экономичный, экологичный и безопасный для здоровья людей, в каких условиях  и как их надо использовать для освещения.

Гипотеза исследования: чем ближе спектр свечения лампочки к солнечному, тем он приятнее для зрения человека в темное время суток, что эволюционно закрепилось при  использовании горячих источников света типа костра или факела.

Актуальность исследования: дорогая и современная лампочка может быть энергосберегающей, но вовсе не полезной для зрения, экономики и экологии.

Методы и приемы: изучается материал об источниках света и их эволюции[2], параметрах и свойствах; наблюдается воздействие трех видов ламп на зрение человека, выполняется сравнение различных типов ламп между собой.

Объект исследования: лампочка накаливания, компактная люминесцентная лампа (энергосберегающая) и светодиодная лампа, зрение человека

Предмет исследования: экологичность, экономичность и здоровьесберегание человека при использовании разных ламп.

II. Основная часть

§1. Свет. Источники света и их эволюция

Свет – электромагнитные волны, воспринимаемые человеческим глазом[3]. Белый свет – это ощущение в нашем мозгу, появляется, когда в глаз одновременно попадает весь спектр - набор из 7 различных цветов: красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый. Мы видим тела, если они отражают или излучают свет.

Источники света

Холодные

Горячие

Люминесцентные лампы,  полупроводниковый лазер,  фосфор, светлячок, экран телевизора, светодиод  

огонь, свеча, лампа накаливания, лазер кристаллический, Солнце, звезды, молния

Самый первый источник света – горячее пламя костра, зажженного ударом молнии, его наблюдали первобытные люди. Сначала они боялись огня, затем приручили его и он стал их спасителем: от холода, голода, болезней, диких животных. Так уютно было людям в темноте пещер разжечь огонь, чтобы греясь у костра, дождаться жарких солнечных лучей летом. Ведь все живое на Земле зависит от света и тепла, идущих от Солнца. Может, поэтому закрепилось такое отношение именно к живому пламени, и его теплому свету желтовато-красного спектра. Можно сказать, что мозг человека привык считать приятным теплый свет. Но безопасен ли он?  В любой момент огонь может стать врагом – от пожара нет защиты. К тому же, летом нужен в пещере свет, а лишнее тепло ни к чему.

Так появилась мечта людей – разделить свет и тепло. Примеры подобного они видели опять же в природе – холодное свечение светлячков, некоторых видов грибов, рыб, а на севере – полярное сияние. В погоне за светом последовательно были созданы свечи, керосиновые лампы, недалеко ушедшие от костра, и лишь затем – электрические осветительные лампы.

Самая первая и наиболее простая – лампа накаливания, самая сложная в изготовлении – светодиодная, самая сложная в эксплуатации – люминесцентная.

Лампа накаливания[4]  - светит, когда накаляется. Для этого нужен материал с высоким удельным сопротивлением и температурой плавления 2000-3000 0С.  В 1872г. русский учёный Лодыгин А. Н. пропустил сильный ток через угольный стержень. Чтобы уголь быстро не сгорал, его поместили в стеклянную колбу с выкачанным воздухом. В 1876г. русский электротехник Яблочков П. Н. разработал электрическо-дуговую лампу (лампа Яблочкова). В этой лампе «нить накала» была изготовлена из каолина – белой глины, которая при высокой температуре светилась, но не горела, поэтому в стеклянной колбе не обязательно было создавать вакуум.

В 1879г. американский учёный Эдисон запатентовал лампу накаливания с угольной нитью, а в 1890г. Лодыгин предложил использовать вместо угля вольфрамовую нить накаливания (температура его плавления 3400 ºС). В лампах накала преобладает желтый и красный спектр лучей. Лампочки наполняют азотом, криптоном и аргоном. Эти газы препятствуют разрушению спирали при нагреве.

Лампа накаливания дает свет, очень близкий к солнечному, а потому - невредный для глаз. Лампа не имеет в себе токсичных компонентов, не несет опасности ни людям, ни природе в процессе ее эксплуатации и утилизации. Главный недостаток – это очень низкий КПД: лишь 10-15 % энергии преобразуется в свет и 85% - в тепло. То есть она больше греет, чем светит. Срок службы около 1000 часов. 

Компактная люминесцентная лампа (энергосберегающая)[5] - КЛЛ

В 1901г. П. Хьюитт продемонстрировал длинную трубку, в которой светились  слабо сине-зелёным светом ртутные пары – большую часть энергии трубка испускала в невидимом ультрафиолете. В 1926г. Э. Гермер предложил увеличить давление ртути в колбе и покрывать ее флуоресцентным порошком, чтобы дополнительно преобразовывать ультрафиолет в белый свет. В СССР люминесцентную лампу изобрели С. И. Вавилов, В. А. Фабрикант и другие. В 1976г. Э. Хаммер в General Electric скрутил люминесцентную лампу в форме спирали, сделав ее компактной (КЛЛ). Современная энергосберегающая КЛЛ состоит из 3 основных компонентов: цоколя, люминесцентной лампы и электронного блока. На концах трубки 2 электрода, которые нагреваются до 900-10000С.[6] КЛЛ наполняют парами ртути и инертным газом аргоном, а внутренние стенки покрывают люминофором. Подбирая вид люминофора, можно изменять цвет света лампы.

Преимущества компактной люминесцентной лампы:

·  Срок службы в пределах 6000 -12000 часов

·  Высокая светоотдача: от КЛЛ света в 5 раз выше, чем от лампы накаливания.

·  Компактная люминесцентная лампа излучает свет всей поверхностью колбы.

·  Более высокий КПД по сравнению с лампами накаливания – до 20%.

Недостатки компактной люминесцентной лампы:

·  Мерцание, из-за которого возникает напряжение и быстрая утомляемость глаз;

·  Химическая опасность - КЛЛ содержат токсичные пары ртути. При нарушении целостности колбы пары ртути выделяются, плохо влияя на человека и природу.

·  Имеют неравномерный спектр света, который вызывает повышенную усталость глаз. Такой спектр также способен изменять восприятие цветов окружающих предметов. (2700К – 6500К). Со временем яркость таких ламп снижается.

·  Не любят перегрева. В закрытых светильниках быстро перегорают.

·  Могут не зажечься на морозе, поэтому в уличное освещение их не берут.

·  При длительной работе люминофор изнашивается, в спектре появляется больше ультрафиолета и инфракрасного излучения.

·  В радиусе 15 см превышается допустимая норма электромагнитного излучения.

Светодиодная лампа[7]

В 1962г. ученые из Университета Иллинойса (США), под руководством Ника Холоньяка, создали первый красный светодиод. В 1972г. были открыты излучатели зеленого и желтого цвета. Суджи Накамура – инженер японской фирмы Nichia, в 1993 г. получил первый синий яркий светодиод. После этого были созданы светодиодные RGB (Red-Green-Blue) устройства, сочетание трех цветов (зеленый, синий, красный) может создать любой цвет, даже белый. С 2008-2009 гг. началось активное применение светодиодных источников света в бытовых светильниках, и чуть позднее – в уличном освещении. В 2012-2013 гг. из-за многократного роста объемов производства их стоимость начала снижаться, но все еще остается высокой.

Основной элемент светодиода - полупроводниковые LED кристаллы (Light-emitting diode)[8]. Каждый кристалл испускает лучи какого-то одного своего цвета в зависимости от химического состава – синий, красный, желтый или зеленый. Нужный для освещения белый свет получают смешением нескольких разных диодов. Светодиод дает узконаправленный луч света. Рассеиватель предназначен для увеличения угла рассеивания света. Корпус изготавливается из металла. 

Преимущества светодиодной лампы:

·  Продаются с любой температурой спектра, поэтому покупатель всегда может выбрать именно тот оттенок света, который наиболее точно подойдет к его условиям, интерьеру, атмосфере. (2800К – 6500К).

·  Светодиодам не страшны высокие и низкие температуры, вибрации, удары.

·  Экономичность и долговечность (может служить до 30000 часов).

·  Экологичность — отсутствие опасных веществ. Не требуют специальных условий утилизации.

·  Светодиодная лампа очень прочная. Хорошо переносят высокую влажность.

·  Работают в широком диапазоне температур + 40°C до ̶ 40°C.

·  От таких ламп нет ультрафиолетового излучения.

Недостатки светодиодной лампы:

·  Высокая стоимость. Порой экономия энергии не покрывает разницу в цене.

·  Без рассеивателя свет слепит глаза, потому большинство светодиодных ламп делают с молочным стеклом или в паре с матовыми плафонами.

·  Искажают реальные цвета тел из-за ограниченного спектра.

·  Желательно использовать в светильниках открытого типа из-за нагрева.

·  В продаже есть лампы с плохим качеством света (пульсация, экономия на защитном люминофоре, некомфортная цветовая температура, использование в производстве формальдегидных смол, фенол).

·  Определенный тип светодиодов все же накаляется достаточно сильно и не может использоваться в пластиковых или деревянных деталях интерьера.

То есть 3 вида электрических ламп обладают своими достоинствами и недостатками.  И их надо использовать по назначению.

§2. Определение типов источников света в доме и школе

Некоторые физические характеристики ламп[9].

Световой поток - это один из основных параметров для ламп, по которому можно анализировать мощность света (излучения), воспринимаемого человеком. Измеряется в «люменах» (Лм).

Освещенность — это отношение значения светового потока лампы к площади освещаемой поверхности. Измеряется в «люксах» (Лк).

Цветовая температура - это эффективная величина(CCT - Correlated Colour Temperature), измеряется в Кельвинах (K). Чем выше значение K, тем холоднее свет.

Параметры

Источники света

Лампа накал.

КЛЛ

Светодиодная лампа

Мощность

75

15

8

Нагрев

сильный

средний

низкий

Прочность конструкции

хрупкая

хрупкая

прочная

Срок  работы

1000 час

7000 – 10000

30 000 - 50000 час

Простота установки/замены

хорошо

отлично

отлично

Влияние на здоровье

Горячие, слишком яркие нити накаливания без абажура

Плохой спектр, мерцающий свет

у дешевых – пульсация,  плохие цветовые характеристики

Температурный режим среды, 0С

- 40 …+40

+ 5….+ 30

- 40 …+60

Цветовая температура, К

2400 - 2700

2700 - 6000

2800 - 10 000

Ультрафиолетовое излучение

среднее

высокое

У дешевых

Мерцание

нет

есть

у дешевых

Наличие вредных веществ

нет

есть (ртуть)

у дешевых - фенол, формальдегидные смолы

У меня есть накопитель электроэнергии – повербанк с фотопластиной. При поднесении к лампе накаливания и к светодиоду появляется зеленый огонек индикатора. А на люминесцентные лампы он не реагирует. Я решила использовать этот индикатор для исследования качества ламп в доме у себя, у учителя и в школе. Оказалось, что в доме учителя в одной комнате есть три типа ламп, которыми она пользуется по назначению. Лампа в вытяжке – светодиод, потому что выдерживает нагрев и высокую влажность, в кухонной люстре – люминесцентная лампа, а в потолочной подсветке в прихожей – лампы накаливания. Эти лампы дешевые, горят несколько часов в сутки, хватает на годы. Я выяснила, что лучше в настольной лампе зимой использовать лампу накаливания, а летом все же заменить на холодный светодиод. Люминесцентная лампа хороша только на кухне, чтобы не нагревать воздух. А в гостиной можно использовать светодиоды летом и лампы накаливания – зимой. На улице только светодиоды или лампы накаливания.

В школе оказались лампы люминесцентные и светодиодные, лампы накаливания запрещены из-за опасности пожара. Освещение днем хорошее, дневное.

Характеристики

ЛК

ЛЛ

СЛ

40 Вт

75 Вт

15 Вт

20 Вт

4 Вт

8 Вт

Освещенность на h1=1 м, h2=50 см

Е1= 150 лк, Е2=400 лк

Е1= 300 лк, Е2= 750 лк

Е1= 200лк, Е2=350 лк

Е1=250лк, Е2= 500лк

Е1= 80 лк, Е2=215 лк

Е1=165лк, Е2= 490лк

Световой поток

415 лм

935 лм

915 лм

1200 лм

260 лм

640 лм

Время розжига

нет

нет

2 мин

2 мин

2 сек

2 сек

Температура нагрева

147 ̊С/55 0С

2500С/75 0С

65 ̊С /65 ̊С

75 0С/75 ̊С

30 ̊С/60 0С

300С/600С

Цветовая температура

2700 К

2700 К

4200 К

2700К

2700К

3000К

Мерцание

не имеют

не имеют

есть

есть

нет

нет

Срок службы

1000 ч

1000 ч

8000 ч

8000 ч

30000 ч

30000 ч

Какие лампы лучше для дома?  Однозначно ответить  невозможно - у всех есть достоинства и недостатки. Если вас заботит комфорт глаз, то, конечно, это лампа накаливания. Ее свет и тепло, как и свеча, и костер, напоминают нам Солнце.

 Долговечность. Лампы накаливания выходили из строя примерно через 1000 ч. работы. Обещанная долговечность светодиодных и люминесцентных ламп не подтвердилась. Они выходили из строя ровно через год работы.

Экономичность. Я бы не сказала, что получилась хорошая экономия со светодиодными лампами или КЛЛ. Цены на них стали ниже, но все еще высоки.

Экологичность. У люминесцентных ламп проблема правильной утилизации.

Прочность. Только светодиодные лампы являются ударопрочными.

Здоровье. Люминесцентные лампы содержат ртуть, излучают ультрафиолет, мерцают, Светодиодные лампы тоже мерцают. А лампы накаливания в самый раз.

III. Заключение

Результаты исследований подтвердили мою гипотезу. Можно и нужно использовать лампочки разного вида, в зависимости от помещения и времени года.

Рекомендации по применению лампы накаливания:

Лампы накаливания излучают свет комфортной цветовой температуры, поэтому могут использоваться для освещения любой комнаты дома, включая детскую, кухню, спальню. Но их не стоит применять там, где свет должен гореть долго, а также в светильниках для натяжных потолков из-за сильного нагрева. Лампы накаливания можно применять для освещения коридора, туалета, ванной комнаты, но не в школе.

Рекомендации по применению КЛЛ.

Благодаря тому, что компактные люминесцентные лампы не нагреваются, их хорошо применять в пластиковых конструкциях. Энергосберегающие лампы плохо переносят частое включение-выключение, именно поэтому их не рекомендуется устанавливать в коридоре, ванной комнате или санузле. В школе их много в кабинетах, в фойе гимназии тоже люстры с КЛЛ, но теплого спектра.

Рекомендации по применению светодиодной лампы.

Существует две основных разновидности колб. Светодиоды матового типа отличаются рассеянным светом, а прозрачного типа - наиболее ярким, что будет идеальным для хрустальной люстры. Качество лампы прямо связано с ее ценой. При покупке надо смотреть на маркировку цветовой температуры.

2700К – это теплый бело-желтоватый свет, он способствует расслаблению, отдыху, применим в уютной обстановке, например, спальне, в столовой.

3500К – дневной белый – повышает работоспособность, его применяют для кабинетов и локальной подсветки зеркал, витрин, он  идеально передает цвета тел.

4000 - 4800К – нейтральный белый – подойдет для общественных помещений, школ и офисов, может подавить ощущение уюта, создает официальный и холодный деловой стиль. В больнице можно использовать для постоянного легкого обеззараживания помещений за счет действия слабого ультрафиолета.

Более 5000К – яркие, рекомендованы для уличного освещения, в оперном театре.

Надеюсь, каждый сможет подобрать лампы, чтобы сохранить свет своих очей..

IV. Литература, источники

1. Гуревич А.Е., Исаев И.Е. «Физика-химия 5-6», М., «Дрофа», 2014 г.

2. Перышкин А.В. «Физика -8», учебник, М., «Дрофа», 2017г.

3. Интернет-источник: Чем вредны Led лампы для человека https://zen. yandex.ru/media/energofiksik/chem-vredny-led-lampy-dlia-cheloveka-5c7ff82824917c00b4d218c8

4. Интернет-источник: Правдивая история создания лампы накаливания в хронологическом порядке. https://pikabu.ru/story/nepostizhimaya_istoriya_stoletney_ lampochki_nakalivaniya_5885047

5. Интернет-источник: Эволюция источников света. http://shine.ru/company/blog/ istoriya- sozdaniya-lamp/

6. Интернет-источник: Люминесцентные лампы: вред для здоровья и окружающей среды. https://fb.ru/article/363721/lyuminestsentnyie-lampyi-vred-dlya-zdorovya-i-okrujayuschey-sredyi

7. Интернет-источник: Что такое светодиод? История развития, интересные факты, перспективы   https://svetlix.ru/articles/about_led

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

https://fsd.multiurok.ru/html/2021/07/31/s_6105002116e90/s1714444_0_html_b103db501590224d.gif https://fsd.multiurok.ru/html/2021/07/31/s_6105002116e90/s1714444_0_html_14499f6e2bcf67ae.gif

 

V. Приложения

Настольная лампа с разными лампочками

      

 

Проверка повербанка при дневном освещении

            

Проверка спектра света от ламп в моем доме

    

Проверка спектра света от ламп в доме учителя

  

  

 

Проверка спектра света от ламп в Гимназии №3

  

 

  

 



[1] Интернет-источник: Люминесцентные лампы: вред для здоровья и окружающей среды. https://fb.ru/article/363721/lyuminestsentnyie-lampyi-vred-dlya-zdorovya-i-okrujayuschey-sredyi

[2] Интернет-источник: Эволюция источников света. http://shine.ru/company/blog/ istoriya- sozdaniya-lamp/

[3] Гуревич А.Е., Исаев И.Е. «Физика-химия 5-6», М., «Дрофа», 2018 г.

[4] Интернет-источник: Правдивая история создания лампы накаливания в хронологическом порядке. https://pikabu.ru/story/nepostizhimaya_istoriya_stoletney_ lampochki_nakalivaniya_5885047

[5] Интернет-источник: Люминесцентные лампы: вред для здоровья и окружающей среды. https://fb.ru/article/363721/lyuminestsentnyie-lampyi-vred-dlya-zdorovya-i-okrujayuschey-sredyi

[6] . Интернет-источник: Эволюция источников света. http://shine.ru/company/blog/ istoriya- sozdaniya-lamp/

[7] Интернет-источник: Чем вредны Led лампы для человека https://zen. yandex.ru/media/energofiksik/chem-vredny-led-lampy-dlia-cheloveka-5c7ff82824917c00b4d218c8

[8] Интернет-источник: Что такое светодиод? История развития, интересные факты, перспективы   https://svetlix.ru/articles/about_led

[9] Перышкин А.В. «Физика -8», учебник, М., «Дрофа», 2017г.

Просмотрено: 0%
Просмотрено: 0%
Скачать материал
Скачать материал "Проект: «Свет очей моих….»"

Методические разработки к Вашему уроку:

Получите новую специальность за 3 месяца

Редактор

Получите профессию

Секретарь-администратор

за 6 месяцев

Пройти курс

Рабочие листы
к вашим урокам

Скачать

Скачать материал

Найдите материал к любому уроку, указав свой предмет (категорию), класс, учебник и тему:

6 743 732 материала в базе

Материал подходит для УМК

Скачать материал

Другие материалы

Вам будут интересны эти курсы:

Оставьте свой комментарий

Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.

  • Скачать материал
    • 26.05.2023 123
    • DOCX 1.8 мбайт
    • Оцените материал:
  • Настоящий материал опубликован пользователем Османова Тарана Залетдиновна. Инфоурок является информационным посредником и предоставляет пользователям возможность размещать на сайте методические материалы. Всю ответственность за опубликованные материалы, содержащиеся в них сведения, а также за соблюдение авторских прав несут пользователи, загрузившие материал на сайт

    Если Вы считаете, что материал нарушает авторские права либо по каким-то другим причинам должен быть удален с сайта, Вы можете оставить жалобу на материал.

    Удалить материал
  • Автор материала

    Османова Тарана Залетдиновна
    Османова Тарана Залетдиновна
    • На сайте: 1 год и 1 месяц
    • Подписчики: 0
    • Всего просмотров: 6073
    • Всего материалов: 25

Ваша скидка на курсы

40%
Скидка для нового слушателя. Войдите на сайт, чтобы применить скидку к любому курсу
Курсы со скидкой

Мини-курс

Формирование социальной ответственности и гармоничного развития личности учеников на уроках

4 ч.

780 руб. 390 руб.
Подать заявку О курсе

Мини-курс

Государственная политика и федеральные программы в сфере общего образования

4 ч.

780 руб. 390 руб.
Подать заявку О курсе

Мини-курс

Фитнес: вопросы здоровья и безопасности во время тренировок

3 ч.

780 руб. 390 руб.
Подать заявку О курсе
  • Сейчас обучается 20 человек из 12 регионов
  • Этот курс уже прошли 12 человек