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上海中学教室灯光布置合理性初探
上海中学王子夔指导
老师：杨新毅
一、引言
当今中小学生近视率居高不下的原因不仅仅在于读写姿势有误。学生的读写照明合理与否，也是非常重要的起因之一。
那么，合理的照明到底应符合哪一些条件？借助TI-83 图形计算机与附带光探头的CBL 设计的这个实验，正是对教室光照情况进行量化统计，探索最合理的照明，填补这一方面理论-实验研究上的空白。
二、实验方法
§ 2. 1 研究对象的基本情况：
本课题选择上海中学龙门楼普通教室为研究对象。上海中学龙门楼普通教室长8.4 米，
宽7 米，层高3.5 米。灯具距离基本工作面（书桌桌面）为1.8 米左右。现使用光源为“飞利浦荧光灯管，功率36 瓦”（灯具布置见附图A ）。由于我国电网使
用220伏，50赫兹的交流电源，即电流方向每秒钟变化50 次，因而，光照强度会发生相应的变化，即“频闪” （在附一中，我们可以看到各种光照情况下单位时间中光照强度的变化情况），这种情况一般不易察觉，但时间一长，易引起眼睛的疲劳。
考虑到课题的实用价值，本阶段的测量均在夜间进行（即室外光照度为0）
§2.2 实验仪器及取样方式：
实验的测量仪器为TI-83图形计算机与附带光探头的CBL ,使用有关程序（Physics）进行
测量，在每一个测量点上，每半秒取一个数据，共60 个。计算后取平均值，最大值，最小
值。
§2.3 实验组织类型及依据：
本课题为单组实验。为了真切，实际地反映教室内光照强度的分布，拟采集以下二组数据并对其加以分析：
①黑板平面反射光照强度分布情况（黑板为墨绿色磨沙玻璃材质， 4.4*1.2米，以40*40厘
米为一单位区域，总计布点33 个）（考虑到数据的实用价值，测量时将光探头直指黑板平面，距离黑板10厘米，以测的黑板平面反射光照强度分布情况）
②座位光照分布情况（选取龙门楼标准教室，以一张课桌为一单位区域，总计布点42个，
这组数据十分实用，可充分反映出教室内光照度对学生的影响。）
§ 2.4 实验的具体步骤：
1、用LINK线连接TI-83+图形计算机与CBL，将光探头插入CBL的CH1。
2、运行PRGM PHYSICS^序。
3、SET UP PROBES设定被测对象。
1）选择1 ENTER
2）选择7 MORE 选择1 LIGHT ENTER
3）确定ENTER
4、光探头定位：测定座位光照时，将光探头竖直向上放置,定位于书桌对角线的交点；
测定黑板光照时，将光探头直指黑板平面，距离黑板10厘米，对准取样
区域中心（注意不能晃动）
5、收集数据
1）选择2 COLLECT DATA
2）选择2 TIME GRAPH
3）输入每次测量光强度的间隔时间0.05
4）输入测定次数60
5）确认ENTER
6）继续CONTINUE
7）系统已准备好ENTER开始测定
8）数据收集完毕
9）ENTER 出现图像
6、数据处理
1）在图像上移动光标取得数据
2）在STAT EDIT中取得数据
3）取每组数据的最大值，最小值，平均值
三、实验结果与分析
通过使用TI-83图形计算机与附带光探头的CBL，我们对教室内座位光照分布情况进行
了测量与分析。对比这些数据与教室内灯具布置，我们可以看到，教室内灯具的布置与书桌
桌面上的照度有着密切的关系。
§ 3.1数据处理
我们着重其中的一组数据进了处理，并分析了它的函数变情况，具体如下：
截取其中一个完整周期的变化情况，以便进行研究
§ 3.2误差分析与估计
1. 某一特定位置的光强变化可
近似地看作带绝对值的正弦函数y=| sinX |,但由于实际情况
的影响，有一定的偏差。
2.
虽然测仪器光探头的测试面积很小，但对于一个面积不大于半平方米，且实际书写面积
小于50%的书桌来说，可忽略。黑板的情况亦如此。
3. 光强在此仪器中以能量形式表示，由于荧光灯是冷光源，且测量点距离光源较远，所以，可以认
为都是光能，（不存在“热”的因素）
四、附录
用X，Y散点图表示，以便更清楚地表示数据点，并进行
函数拟合
SinRe9
y=a*sin
a=.9126531673
b=.3823229566
c=1.663993538
d=.024*******
函数拟合后的结果，以函数表示
函数拟合后的结果，以图象显示
LTinTEnmv
pi
x=i65e*i^ 一ts.ojriii4!—
§ 4.1 一些典型条件下光照强度的变化情况:
说明：x轴表示时间（单位为秒），y轴表示光照强度（单位为卩W/cm 2）图一：2001年5月10日晚上& 30教室内日光灯下光照强度变化情况
图二：2000年12月14日下午4：20龙门楼前自然光光照强度变化情况天气：多云I TIME
X=.209748 .Y=.896222.
图三：2000年12月15日早晨9: 30龙门楼2楼窗外光照强度变化情况天气：大雾
图四：2000年12月15日早晨10 : 00音乐教室内灯下光照强度变化情况
（音乐教室使用老式粗灯管，频闪十分明显）
§ 4.2有关光与光照的一些基本数据:
物质反射系数%透射系数%吸收系数% LTiriTEflSITY
据
光通量（Lm）=发光强度（cd）*立体角（sr）
光照度（Lx）=光通量（Im）/受光面积（m2）
发光强度=1cd=1/683（W/sr）
发光强度：坎德拉（cd）：此单位是一光源在给定方向上的发光强度，该光源发出频率为540000000000000赫兹的单色辐射（绿色光），且在此方向上的辐射强度为1/638瓦特每球面度。