Ćwiczenie 3



Yüklə 1,38 Mb.
Pdf görüntüsü
tarix17.12.2016
ölçüsü1,38 Mb.

 

 

Strona 1 z 10

 

 

 

       



 

        


 

 

Ćwiczenie 3 



Badanie  oka.  Pomiary  fotometryczne.  Badanie  przetworników 

optoelektronicznych  (szum,  rozdzielczość)  -  różne  natężenie 

oświetlenia. Porównanie wyników. 

Część teoretyczna 

Badanie narządu wzroku. 

Ocena narządu wzroku. 

Wzrok  stanowi  jeden  z  najważniejszych  zmysłów  człowieka.  Jego  prawidłowe 

funkcjonowanie  zapewnia  kontakt  z  otaczającym  światem,  wpływa  na  komfort  życia 

codziennego  (80%  informacji  z  otaczającego  nas  świata  człowiek  odbiera  za  pomocą 

wzroku). 

Do podstawowych badań oceniających stan narządu wzroku należą: 

badanie ostrości wzroku, 

badanie widzenia barwnego

badanie położenia i ustawienia gałek ocznych. 

 

Badanie  ostrości  wzroku  polega  na  odczytywaniu  różnej  wielkości  liter  z  określonej 

odległości. Do badania ostrości wzroku służą tablice Snellena do dali i do bliży. 

Są  one  tak  skonstruowane,  że  na  białym  matowym  tle  znajdują  się  czarne,  matowe  znaki 

(optotypy)  —  litery,  cyfry,  pierścienie,  obrazki,  które  stopniowo  zmniejszają  się  ku  dołowi. 

Znaki te mają określoną grubość i oddzielone są jednakowej wielkości odstępami. 

 

 


 

 

Strona 2 z 10

 

 

 

       



 

        


 

 

 



Przy każdym szeregu znaków jednakowej wielkości zaznaczona jest odległość w metrach (D), 

z jakiej zdrowe oko powinno widzieć cały znak. Siłę ostrości wzroku osoby badanej wyraża 

się stosunkiem odległości, w jakiej badany znajduje się od tablicy (d), do odległości, z jakiej 

ten  znak  widzi  zdrowe  oko.  Jeśli  więc  badany  z  odległości  5  m  odczyta  najniższy  rząd 

oznaczony D-5, to ostrość jego wzroku wyniesie 5/5 (pełna ostrość wzroku). 

 

Prawidłową ostrość wzroku zapisuje się: ostrość wzroku oka prawego — visus oculi 



dextri (v.o.d.) = 1,0, ostrość wzroku oka lewego — visus oculi sinistri (v.o.s.) = 1,0. 

 

Badanie ostrości wzroku dla dali 

1. Pacjent staje lub siada przodem w odległości 5 m od tablicy Snellena. 

2. Zakrywa oko nie badane uwypukloną dłonią. 

3. Czyta kolejno litery z tablicy, zaczynając od góry, od największych znaków wskazywanych 

przez osobę badającą (w ten sposób zbadać każde oko osobno). 

4.  Osoba  badająca  zapisuje  najmniejszy  rząd,  który  badany  odczytał  prawidłowo.  Wynik 

zapisuje w postaci ułamka dla każdego oka oddzielnie — w liczniku cyfry odległości, z której 

badany  czytał,  w  mianowniku  cyfrę  oznaczającą,  z  jakiej  odległości  litery  powinny  być 

odczytane, np. 5/5, 5/10. 

 

Badanie ostrości wzroku dla bliż

1. Pacjent siedzi, w odległości 30 cm od oczu trzyma tablicę Snellena do bliży. 

2. Czyta każdym okiem osobno tekst z tablicy. 

3. Zapis jak w przypadku dla dali. 

 

Zasady 



Umieszczenie tablic na dobrze oświetlonej ścianie na wysokości wzroku badanego. 

Zadbanie  o  właściwe  ustawienie  lub  posadzenie  pacjenta  (przodem  do  tablicy  w  odległości 

5m  lub  30cm).  Przeprowadzenie  badania  każdego  oka  osobno.  Udzielenie  pacjentowi 

wskazówek.; jak ma się zachować podczas badania. 

 

Daltonizm 

 

Daltonizm to wada wzroku, polegająca na nierozpoznawaniu koloru zielonego lub myleniu go 



z barwą czerwoną. Objawia się przede wszystkim brakiem rozróżniania koloru czerwonego, 

pomarańczowego,  żółtego  i  zielonego.  Daltonizm  w  większości  przypadków  jest  chorobą 

dziedziczną. Częściej dotyczy mężczyzn niż kobiet. 

 

Objawy i diagnoza. 

 

Objawami daltonizmu są trudności w rozpoznawaniu kilku kolorów. Głównie chodzi o kolor 



zielony,  żółty,  pomarańczowy  i  czerwony.  W  przypadku  złego  „widzenia”  tych  kolorów 

możemy  powiedzieć,  że  osoba  ta  cierpi  na  zaburzenia  widzenia  barw  –  czyli  na  daltonizm. 

Daltonizm  nie  polega  na  niewłaściwym  rozróżnianiu  wszystkich  kolorów.  Schorzenie  to 

dotyczy (jak już zostało wspomniane) tylko widzenia barwy czerwonej i zielonej. 

 


 

 

Strona 3 z 10

 

 

 

       



 

        


 

 

Daltonizm  jest  uwarunkowaną  genetycznie  wadą  wrodzoną.  Gen  odpowiedzialny  za 



wystąpienie  daltonizmu  zlokalizowany  jest  w  chromosomie  X.  Prawdopodobieństwo 

wystąpienia daltonizmu wśród populacji ludzkiej, większe jest wśród osobników płci męskiej. 

Wynika to z faktu, iż mężczyźni w swoim kodzie genetycznym mają tylko jeden chromosom 

X. Kobiety natomiast, posiadają aż dwa chromosomy X. Daltonizm wrodzony dotyka około 

8%  populacji  mężczyzn,  w  przypadku  kobiet  jest  to  tylko  0,5%.  Daltonizm  może  być 

wynikiem przejścia choroby dróg wzrokowych lub siatkówki. 

Aby  potwierdzić  daltonizm  należy  wykonać  odpowiednie  badania  wzroku.  Badania  te 

wykonywane są z wykorzystaniem barwnych tablic pseudoizochromatycznych. W niektórych 

przypadkach  potrzebne  jest  wykonanie  dokładniejszych  badań,  badań  z  wykorzystaniem 

przyrządu zwanego  „anomaloskopem”. Zadaniem osoby badanej jest porównywanie dwóch 

barw. 

 

Elementy fotometrii 



W  ogólności  pomiarem  ilościowym  fal  elektromagnetycznych  zajmuje  się  radiometria, 

natomiast fotometria jest działem dotyczącym pomiarów dla światła widzialnego. 

 

Jedną  z  podstawowych  jednostek  układu  SI  jest  kandela  (cd).  Jest  to  jednostka  światłości 



źródła światła. Inaczej jest też nazywana natężeniem źródła światła. 

W oparciu  w powyższą  wielkość można zdefiniować strumień świetlny.  Strumień świetlny, 

podawany w lumenach (lm), to moc promieniowania oceniana na podstawie wywoływanego 

przez nią wrażenia wzrokowego. W związku z tym musi być uwzględniona krzywa czułości 

ludzkiego oka.  

Strumień świetlny o wartości 4π lumena odpowiada sytuacji, kiedy punktowe źródło światła o 

natężeniu  1  kandeli  promieniuje  izotropowo  we  wszystkich  kierunkach  (kąt  bryłowy  4π). 

Czyli w jednostkowy kąt bryłowy powyższe źródło światła wysyła 1 lumen. Warto pamiętać, 

że 1 lm=1cd * 1 sr, gdzie sr oznacza steradian (miara kąta bryłowego - jest to kąt bryłowy o 

wierzchołku  w  środku  kuli,  wycinający  z  powierzchni  tej  kuli  pole  równe  kwadratowi  jej 

promienia). 

Jak  już  wspomniano  strumień  świetlny  powinien  być  zdefiniowany  dla  określonej  długości 

fali.  Pamiętamy,  że  oko  ma  czułość  zależną  od  długości  fali  światła.  Maksimum  czułości 

ludzkiego  oka  dla  widzenia  dziennego  (przy  silnym  oświetleniu  –  widzenie  fotopowe) 

wypada dla długości fali λ=555nm.  

Tak więc można podać, że dla długości fali λ=555 nm, 1 lumen jest równoważny 0,00146 W. 

Lub inaczej. Źródło emitujące moc 1 W dla długości fali λ=555nm wysyła 680 lumenów. Dla 

innych długości fali światła należy uwzględnić współczynnik skuteczności świetlnej V(λ). 

Należy zwrócić uwagę że maksimum krzywa (Rys. 10) osiąga dla fali λ=555nm i wtedy 

V(555nm)=1. 



 

 

Strona 4 z 10

 

 

 

       



 

        


 

 

 



 

Rys. 10. 

Dla  przykładu  z  wykresu  można  odczytać,  że  wartość  V(600nm)=0,631.  Oznacza  to,  że 

czerwone (λ=600 nm), monochromatyczne źródło światła o mocy 1 W wysyła 429 lumenów.   

 

Należy  pamiętać,  że  ten  sam  strumień  świetlny  może  być  skierowany  na  większą  lub 



mniejszą  powierzchnię  (np.  wiązka  światła  może  być  skupiona  na  względnie  małej 

powierzchni).  W  ten  sposób  na  określonym  obszarze  uzyskujemy  mniejsze  lub  większe 

natężenie  oświetlenia.    W  układzie  SI  (jednostka  pochodna  układu  SI)  jednostką  natężenia 

oświetlenia jest Luks (lx).  

1  Luks  (lx)  określany  jest  jako  natężenie  oświetlenia  wywołane  przez  równomiernie 

rozłożony strumień świetlny o wartości równej 1 lumen (lm) padający na powierzchnię 1m

2

, a 


więc: 1 lx = 1 lm / m

2

 



W  fotografii  do  pomiaru  ekspozycji  stosuje  się  światłomierze.  W  chwili  obecnej  są  one 

wbudowane  w  aparaty  fotograficzne  jednak  do  zastosowań  profesjonalnych  stosuje  się 

urządzenia  oddzielne.    Do  pomiaru  stosuje  się  czujniki  selenowe,  CdS  lub  krzemowe 

fotodiody,  fotooporniki  lub  fototranzystory.  Światłomierze  potrafią  zazwyczaj  zmierzyć 

natężenie  światła  padającego  lub  odbitego.  Światłomierze  stosowane  w  fotografii  dokonują 

pomiaru  w  wygodnych  do  naświetlań  błon  fotograficznych  jednostkach  EV  zwanych 

Exposure Value. Skala EV jest skalą logarytmiczną o podstawie 2. Z powyższego wynika, że 

obiekt  odbijający  światło  o  natężeniu  1EV  odbija  dwa  razy  więcej  światła  od  obiektu 

odbijającego światło o natężeniu 0EV. Zastosowanie skali logarytmicznej jest tu uzasadnione 

ze względu na rozpiętość spotykanych w przyrodzie natężeń oświetlenia (oświetlenie nocne 

światłem gwiazd 0,001 lx - bezpośrednie oświetlenie słoneczne 200 000 lx) 


 

 

Strona 5 z 10

 

 

 

       



 

        


 

 

Głowica pomiarowa światłomierza ma określoną powierzchnię, z reguły  1-5 cm



2

. Tak więc 

możliwe  jest  powiązanie  wartości  EV  podawanym  przez  światłomierz  z  wartościami 

natężenia oświetlenia podanymi w lx (Tabela 1.).  

 

EV

 



lx

 

 



EV

 

lx



 

- 1 


1.25 

 



1280 

-0.5 


1.75 

 

9.5 



1800 

2.5 



 

10 


2600 

0.5 


3.5 

 

10.5 



3600 



 

11 


5120 

1.5 


 

11.5 



7200 

10 



 

12 


10240 

2.5 


14 

 

12.5 



14400 

20 



 

13 


20480 

3.5 


28 

 

13.5 



28900 

40 



 

14 


40960 

4.5 


56 

 

14.5 



57800 

80 



 

15 


81900 

5.5 


112 

 

15.5 



116000 

160 



 

16 


164000 

6.5 


225 

 

16.5 



232000 

320 



 

17 


328000 

7.5 


450 

 

17.5 



464000 

640 



 

18 


656000 

8.5 


900 

 

18.5 



---------- 

Tabela 1. 

 



 



Przebieg ćwiczenia 

 

Przebieg ćwiczenia: 



1.

 

Z  wykorzystaniem  barwnych  tablic  pseudoizochromatycznych  przeprowadź  badanie 



wzroku ukierunkowane na daltonizm. 

2.

 



Badanie ostrości wzroku dla dali za pomocą tablic Snellena. 

3.

 



Badanie ostrości wzroku dla bliży za pomocą tablic Snellena. 

4.

 



Zapoznanie się z miernikiem mocy świetlnej oraz ze światłomierzem fotograficznym 

 

 

Strona 6 z 10

 

 

 

       



 

        


 

 

5.



 

Pomiar mocy wiązki lasera oraz natężenia oświetlenia: 

- różnych niekoherentnych źródeł światła 

- w wiązce laserów o różnej mocy i różnych długościach emitowanej fali świetlnej 

- diody LED wraz z fitrami szarymi. 

6.

 



Badanie  ostrości  wzroku  dla  dali  za  pomocą  tablic  Snellena  przy  niskim  poziomie 

natężenia oświetlenia. Użycie przetwornika optoelektronicznego. 

7.

 

Badanie  ostrości  wzroku  dla  bliży  za  pomocą  tablic  Snellena  przy  niskim  poziomie 



natężenia oświetlenia. Użycie przetwornika optoelektronicznego. 

8.

 



Pomiar  rozdzielczości  przetwornika  optoelektronicznego  przy  rożnych  poziomach 

natężenia oświetlenia (Rys. 11). 

 

 

 



Rys. 11 

 

 



Literatura i źródła internetowe 

 

1. Valberg A., Light vision colour, John Wiley & Sons, 2005 



 

2. Zając M., Optyka okularowa, Wrocław, 2007 

 

3. Tube performance that matters (version 3.0), Delft Electronic Products B.V., November 



1999 

 

4. Bruce Laprade, Ron Starcher, The 2 micron pore microchannel plate. Development of the 



world’s fastest detector BURLE Electro-Optics, Inc., 2001http 

 

5. http://abczdroweoczy.pl/daltonizm 



 

 

Strona 7 z 10

 

 

 

       



 

        


 

 

Dodatek A 

W  ogólności  pomiarem  ilościowym  fal  elektromagnetycznych  zajmuje  się  radiometria, 

natomiast fotometria jest działem dotyczącym pomiarów dla światła widzialnego. 

Promieniowanie  elektromagnetyczne  charakteryzują  miedzy  innymi  następujące    wielkości 

fizyczne: 

1)  energia  promieniowania    (radiant  energy)  jest  to  energia  przenoszona  pod  postacią  fali 

elektromagnetycznej 

Q [J] 

2)  strumień  promieniowania  lub  moc  promieniowania  (radiant  flux)  jest  to  energia 



promienista przenoszona w jednostce czasu 

t

Q

e



[W] 



3) emitancja promieniowania (radiant exitance), strumień emitowany z powierzchni 

A

M

e

e



[W/m



2

4) irradiancja lub natężenie napromienienia lub oświetlenie (irradiance), strumień padający na 



powierzchnię 

A

E

e

e



[W/m



2

 



 

 

 



5)  natężenie promieniowania (radiant intensity ) 





e

e

I

[W/sr] 


6) luminancja energetyczna lub radiacja promieniowania (radiance ) 

cos



2

A

L

e

e





[W/(sr*m


2

)] 


Ponieważ powyższe wielkości dotyczą całkowitego promieniowania, które może składać się 

fal o różnej długości, wprowadzą się pojęcia spektralnej gęstości strumienia, emitancji, 

natężenia i luminancji,  

np.  spektralna gęstość strumienia energii promieniowania 



d



d

e

e



)

(



[W/nm] 

Powyższe wielkości jeśli są wykorzystywane dla fal elektromagnetycznych z zakresu światła 

widzialnego dotyczą fotometrii obiektywnej. 


 

 

Strona 8 z 10

 

 

 

       



 

        


 

 

 



Jeśli zaś zostaną wzięte pod uwagę własności spektralne oka będziemy mieli do czynienia  z 

fotometrią subiektywną.  

Analogiczne  wielkości  fotometryczne  do  wielkości  fotometrii  obiektywnej  można 

zdefiniować  dla  fotometrii  subiektywnej  jednak  w  tym  przypadku  należy  wziąć  pod  uwagę 

tylko fale z zakresu światła widzialnego z ze standardową wagą V(λ) zwaną Międzynarodową 

Krzywą Czułości Oka. Wyznaczono ją w oparciu o przeciętne oddziaływanie światła na oko 

w  warunkach  widzenia  fotopowego  (przy  silnym  oświetleniu)  i  przedstawia  ją  poniższy 

wykres: 


 

Należy zwrócić uwagę że maksimum krzywa osiąga dla fali λ=555nm i wtedy V(555nm)=1. 

 

Przechodząc od wielkości energetycznych do wielkości wizualnych musimy brać pod uwagę 



skuteczność (dzielność) świetlną promieniowania o danej długości fali. Skuteczność świetlna 

jest  mierzona  stosunkiem  strumienia  świetlnego  promieniowania  o  danej  długości  fali,  do 

strumienia energii tego promieniowania. Jest ona różna dla różnych długości fali światła, a jej 

przebieg w funkcji długości fali obrazuje właśnie międzynarodowa krzywa czułości oka 

 

W ten sposób otrzymujemy:strumień świetlny (light flux) [mierzony w lumenach] jest to moc 



promieniowania o oceniana na podstawie wywołanego przez nia wrażenia wzrokowego w oku 

ludzkim. 

 







d

V

d

e

)

(



)

(

683



)

(



[lm] 



 

Lumen  jest  to  strumień  wysyłany  w  granicach  jednostkowego  kąta  bryłowego  przez  źródło 

punktowe promieniujące izotropowo we wszystkich kierunkach z natężeniem jednej kandeli. 

Mówiąc  inaczej,  źródło  punktowe  promieniujące  jednakowo  we  wszystkich  kierunkach  z 

natężeniem jednej kandeli wysyła strumień 4π lumenów.  


 

 

Strona 9 z 10

 

 

 

       



 

        


 

 

W



lm

lm

W

nm

śli

Je

00146


,

0

1



683

1

555





  

3) emitancja (luminous excitance) 



dA

d

M



 

4) natężenie oświetlenia [mierzone w luksach] 



dA

d

E



[lx] 

5)  światłość (luminous intensity) [mierzona w kandelach] 





d

d

I

[cd] 


6) luminancja (luminace or brightness) [mierzona w nitach] 

cos



2

dA

d

d

L



[nt] 


 

Wartość stałej 683[lm/W] wynika z nowej definicji kandeli w układzie jednostek SI: 

 

Kandela jest to światłość, jaką ma w określonym kierunku źródło emitujące promieniowanie 

monochromatyczne o częstości 540 1014 Hz  (λ  = 555 nm w próżni) i  którego energetyczne 

natężenie promieniowania w tym kierunku wynosi 1/683 W/sr


 

 

Strona 10 z 10

 

 

 

       



 

        


 

 

Dodatek B – parametry przetwornika PHOTONIS DEP XD-4 



 

 

Yüklə 1,38 Mb.

Dostları ilə paylaş:




Verilənlər bazası müəlliflik hüququ ilə müdafiə olunur ©azkurs.org 2020
rəhbərliyinə müraciət

    Ana səhifə