Влияние света и цвета на организм человека

Для создания безопасных условий труда требуется не только достаточная освещенность рабочих поверхностей, но и рациональное направление света, отсутствие резких теней и бликов, вызывающих слепящее действие.
Правильная освещенность и окраска оборудования, опасных мест дает возможность следить за ними более внимательно (станок, окрашенный в однотонный цвет), а предупреждающая окраска опасных мест позволит уменьшить травматизм. Кроме того подбор правильного сочетания цветов и их интенсивности сведет до минимума время адаптации глаз при переводе взгляда с детали на рабочую поверхность.
Правильно подобранная окраска может влиять на настроение рабочих, а, следовательно, и на производительность труда. Таким образом, недооценка влияния освещения, выбора цвета и света приводят к преждевременному утомлению организма, накоплению ошибок, снижению производительности труда, увеличению брака и, как следствие, к травматизму.
Некоторое пренебрежение к вопросам освещенности вызвано тем, что глаз человека имеет очень широкий диапазон приспособления: от 20 лк (в полнолуние) до 100000 лк.
Естественное освещение –это видимый спектр излучения электромагнитных волн солнечной энергии длиной 380 – 780 нм (1 нм = 10^-9 м). Видимый свет (белый) состоит из спектра цветов: фиолетовый (390 – 450 нм), синий (450 – 510 нм), зеленый (510 – 575 нм), желтый (575 – 620 нм), красный (620 – 750 нм). Излучение с длиной волны более 780 нм называется инфракрасным, а с длиной волны менее 390 нм – ультрафиолетовым.
Цвет и свет взаимосвязаны между собой. Цвета, наблюдаемые человеком, делятся на хроматические и ахроматические. Ахроматические цвета (белый, серый, черный) имеют разные коэффициенты отражения и, поэтому, основной их характеристикой является яркость.
Хроматические цвета (красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий и фиолетовый) характеризуются, в основном, тоном, который определяется длиной волны и чистотой или насыщенностью (степень "разбавленности" основного цвета белым). Окраска оборудования, материалов и др. в чёрный цвет угнетает человека.
При переноске стандартных ящиков белого и черного цвета все рабочие заявили, что чёрные ящики тяжелее. Чёрную нить на белом фоне видно в 2100 раз лучше, чем на черном, но при этом наблюдается резкий контраст (отношение яркостей). С увеличением яркости и освещения до известных пределов усиливается острота зрения и яркость, с которой глаз различает отдельные предметы, т.е. быстрота различения.
Слишком большая яркость света отрицательно влияет на органы зрения, вызывая ослепление и резь в глазах. Приспособление глаз к изменению яркости называется тёмной и светлой адаптацией. При работе на станке тёмно-серого цвета (отражающего 5% света) и с блестящей деталью (отражающей 95% цвета) рабочий переводит взгляд со станка на деталь 1 раз в минуту, при этом на адаптацию глаза затрачивается примерно 5 секунд.
За семичасовой рабочий день будет потеряно 35 минут. Если при тех же условиях работы изменить время адаптации до 1 секунды за счет правильного подбора контраста, потеря рабочего времени будет равна 7 минутам.
Неправильный подбор освещения влияет не только на потерю рабочего времени и утомление рабочих, но и увеличивает травматизм в период адаптации, когда рабочий не видит или плохо видит деталь, и выполняет рабочие операции автоматически. Подобные условия наблюдаются и при монтажных работах, работе крана и других видах работ в вечернее время при искусственном освещении. Поэтому отношение яркостей (сущность контраста) не должно быть большим.
В восприятии цветов человеком важную роль играет цветовой контраст, т.е. преувеличение действительной разницы между одновременными восприятиями. Одна французская торговая фирма заказала партию красной, фиолетовой и голубой ткани с черным узором.
Когда заказ был выполнен, фирма отказалась его принять, т.к. на красной ткани вместо черного узора был зеленоватый; на голубой – оранжевый, на фиолетовой – желто-зеленоватый. Суд обратился к специалистам, и когда те закрыли ткань, то в прорезях на бумаге рисунок был черный.
В настоящее время установлено, что красный цвет возбуждает, но и быстро утомляет человека; зеленый полезен для человека; желтый вызывает тошноту и головокружение. Естественное освещение считается самым лучшим для здоровья человека.
Солнечный свет оказывает биологическое действие на организм, поэтому естественное освещение является гигиеничным. Замена естественного освещения искусственным допускается только тогда, когда по каким-либо причинам нельзя использовать (или невозможно использовать) естественное освещение рабочих мест.
Поэтому нормирование освещения производственных помещений и рабочих мест осуществляется на научной основе с учетом следующих основных требований:
1. Достаточная и равномерная освещенность рабочих мест и обрабатываемых деталей;
2. Отсутствие яркости, блеклости и слепящего действия в поле зрения рабочих;
3. Отсутствие резких теней и контрастов;
4. Оптимальная экономичность и безопасность осветительных систем.
Следовательно, для правильного светового режима необходимо учитывать весь комплекс гигиенических условий, т.е. количественную и качественную стороны освещения.
Для измерения освещенных рабочих мест и общей освещенности помещений используют люксметр типа Ю-116, Ю-117, универсальный люксметр – яркометр ТЭС 0693, фотометр типа 1105 фирмы "Брюль и Кэр". Принцип работы приборов основан на использовании фотоэлектрического эффекта – эмиссии электронов под действием света (рис 2.4.1).
При выполнении различных видов работ применяют естественное, искусственное и смешанное освещение, параметры которых регламентируются ГОСТ 12.1.013-78, СНиП ІІ-4-79 "Естественное и искусственное освещение", инструкцией по проектированию электрического освещения строительных площадок (СН 81-80). Все помещения с постоянным пребыванием людей должны иметь естественное освещение.

Рис. 2.4.1 Люксметр и насадка к нему для измерения яркости:
1 – фотоэлемент; 2 – светофильтр; 3 – электроизмерительный прибор; 4 – насадка для измерения яркости; 5 – съемная крышка насадки.

Там, где невозможно осуществить естественное освещение или если оно не регламентируется СНиП П-4-79, применяется искусственное или смешанное освещение.

2.4.2 ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ИСКУССТВЕННОГО И ЕСТЕСТВЕННОГО ОСВЕЩЕНИЯ

Оптическая часть спектра, состоящая из ультрафиолетовых, видимых и инфракрасных излучений, имеет диапазон волн от 0,01 до 340 мкм. Видимое излучение, воспринимаемое глазом, называется световым и имеет длину волн от 0,38 до 0,77 мкм, а мощность такого излучения – световым потоком (F). Единицей светового потока принят люмен.
Это величина, равная 1/621 светового ватта. Люмен [лм] определяется как световой поток, который испускается полным излучателем (абсолютно черным телом) при температуре затвердения платины с площадью 530,5·10^-10 м² (световой поток от эталонного точечного источника в 1 канделу, расположенного в вершине телесного угла в 1 стерадиан).
Стерадиан – это единичный телесный угол ω, который является частью среды радиусом 1 м и площадью сферической поверхности, основание которой равно 1 м².

(2.4.1)

где ω – единичный телесный угол, 1 стер;
S – площадь сферической поверхности, 1 м²;
R – радиус сферической поверхности, 1 м.
Пространственная плотность светового потока в данном направлении называется силой света (I). За единицу силы света принята кандела [кд].
[1кд = лм/стер]

(2.4.2)

где I – сила света, кд;
F – световой поток, лм.
Величина светового потока, который приходится на единицу освещаемой поверхности, называется освещенностью (Е). Измеряется освещенность в люксах. Люкс – освещенность поверхности площадью 1м² равномерно распределенным световым потоком в 1 лм.

(2.4.3)

Видимость предметов зависит от части света, отраженного предметом, и характеризуется яркостью (В). Измеряется яркость в [кд/м²].

(2.4.4)

где α – угол между нормалью к элементу поверхности S и направлением, для которого определяется яркость.
Яркость – светотехническая величина, на которую непосредственно реагирует глаз. Гигиенически приемлемым являются яркости до 5000 кд. Яркость в 30000 кд и выше является ослепляющей. К качественным показателям освещенности относятся фон и контрастность, видимость, показатель ослепленности и т.д.
Фон – это поверхность, которая примыкает к объекту (различие). Фон считается светлым при коэффициенте отражения ρ > 0,4; средним при ρ = 0,2–0,4; и темным при ρ < 0,2.

Контрастность характеризуется отношением яркостей рассматриваемого предмета и фона:

(2.4.5)

Контрастность освещения считается большой при > 0,5; средней при = 0,2–0,5; и малой при < 0,2.
Равномерность освещения характеризуется отношением минимальной освещенности к её максимальному значению в пределах всего помещения.