Що таке світловідбиваючі елементи?

Текст роботи розміщено без зображень та формул.
Повна версія роботи доступна у вкладці "Файли роботи" у форматі PDF

З давніх-давен люди дивуються властивістю деяких матеріалів повертати світло і використовують це у своєму практичному житті. Незважаючи на розвиток науки і техніки, нині сучасна людина продовжує користуватися оптичними властивостями деяких матеріалів.

Щорічно велика кількість пішоходів гине внаслідок дорожньо-транспортних пригод. Ми, діти – доволі вразливі учасники дорожнього руху. Велика кількість ДТП припадає на темну пору доби або в умовах поганої видимості.

Для того щоб водій зміг вчасно відреагувати на пішохода, що з'явився у світлі відбитих фар, потрібно не менше 2 секунд. Проблема в тому, що у темну пору доби буває дуже складно вчасно помітити пішохода, особливо якщо на них темний одяг.

Туман і дощ, ліхтарі, тінь від дерев та кущів роблять пішохода непомітними навіть на освітленій дорозі. Брудні фари, лобове скло – всі ці нюанси можуть ще сильніше погіршити огляд водія. Ситуація ускладнюється тим, що пішохід, бачачи вогні автомобіля, що наближається, думає, що і він помічений водієм. Особливо бездумними є діти, які ризиковано переходять вулицю, порушуючи правила дорожнього руху. Помітність пішоходів стає набагато вищою, якщо на них є світловідбиваючі елементи одягу.

Починаючи з раннього віку, нам твердять про важливість наявності світловідбиваючих елементів на верхньому одязі. Проте, мало хто з учнів замислювався про принцип роботи світловідбивачів.Мені стало цікаво, як саме носіння світловідбивачів здатне вберегти нас від дорожньо-транспортних пригод, адже статистика каже, що при застосуванні світловідбиваючих елементів на одязі кількість ДТП у темну пору зменшується у 6,5 разів. Цим і обумовлена актуальність обраної мною теми дослідницької роботи.

У цій роботі хотілося б розібратися в цьому питанні з фізичної точки зору.

Виходячи з вищевикладеного предметом дослідження є світлоповертаючі елементи-світловідбивачі.

Об'єкт дослідження: принцип дії світлоповертаючих елементів-світловідбивачів у темний час доби

Мета моєї роботи: розібратися в принципі роботи світловідбивних елементів та привернути увагу до проблеми безпеки дітей та дорослих на дорозі у темну пору доби.

Гіпотеза: Світловідображення або світлообіг є фізичним явищем.

дослідити види світловідбиваючих елементів;

з'ясувати їхній принцип дії;

провести експеримент, що підтверджує користь світловідбиваючого ефекту флікерних елементів;

підготувати пам'ятку для батьків та дітей;

провести анкетування серед учнів молодшої та старшої ланки, з'ясувати обізнаність школярів про важливість світловідбиваючих елементів на дорозі;

зробити висновок за наслідками.

Методи, що використовуються в роботі:

– Вивчення довідкової літератури;

– Отримання інформації в мережі Інтернет;

Що таке світловіддзеркалення?

Досить часто ми можемо почути термін «світловідбивач» у повсякденному житті.Експерти називають властивість матеріалу відбивати світло – «світлоповертаючою», а матеріали, що мають таку здатність «катафотами» (від давньогрецького κατα- — приставка зі значенням посилення + «світло»). мерехтіння, спалах) Як би ми не називали це явище, у нього одне завдання – зробити об'єкт. видимим для водіїв за умов недостатньої освітленості.

Ефект катафота ґрунтується на простому оптичному процесі світлозвертання.

Історія походження.

Світловідбивачі для пішоходів були винайдені у Фінляндії в 1950-х. Фіни жартують, що так була винайдено найдешевшу страховку життя. Зараз у багатьох країнах (наприклад, у Фінляндії, Латвії та Литві) пішоходи за законом зобов'язані носити відбивачі в темний час доби. Такі штуки називаються флікери. внесли доповнення про те, що пішоходи зобов'язані носити флікери під час переходу дороги та Руху по узбіччям або краю проїжджої частини поза населеними пунктами в темний час доби або в умовах недостатньої видимості.

Світловідображення чи світлообіг?

У повсякденному житті ми часто чуємо «світловідбивні», набагато рідше ми можемо почути – «світлоповертаючі» матеріали. Однак все ж таки правильно називати ці матеріали. світлоповертаючими. Як відомо, світло відбиває і поглинає все, але ступінь такого відображення та поглинання завжди різна. Закони фізики диктують правило: для дзеркального відбиття кут падіння променя на поверхню дорівнює куту відбиття. Виходить, що кути рівні, але при падінні променя на поверхню під кутом, відмінним від прямого, світло відбивається у протилежний бік від джерела світла. Світло відбивається і відлітає(див. рис. 1, б), але повертається, у своїй поглинається, тобто. слабшає.

Пірамідки або кульки, з яких складаються всі світлоповертаючі матеріали, пропускаючи через себе світло, переломлюють його таким чином, що відбившись, він повертається(див. рис.1, а). Саме тому очі тварини світяться вночі, якщо на них посвітити. При виборі світлоповертаючих матеріалів важливо знати, що чим темніший колір, тим сильніше поглинання, отже повернене світло слабшає.

У дорожньому положенні світлоповертаючий матеріал «працює» в напрямку автомобіля, що рухається на нього, це не залежить від кута падіння світла на його поверхню. Тобто. з точки зору водія, що їде дорогою-якщо він бачить у світлі фар «світиться» об'єкт, значить він знаходиться в напрямку його руху. Якби матеріали були світловідбиваючими, то ефект безпеки на дорозі був би дуже сумнівний.

Види відбитків.

Існує 4 види відображення: дзеркальне, дифузне, спрямовано-розсіяне та змішане. Чим вони відрізняються? Розглянемо кожен із них.

Дзеркальне відображення – Це відображення паралельних променів, що падають, від плоскої поверхні, при якому всі відбиті промені паралельні. При дзеркальному відображенні товщина падаючого та відбитого світлових пучків не змінюється.

Дифузне відображення — це відображення паралельних променів, що падають, від плоскої поверхні, при якому всі відбиті промені не залишаються паралельними. При дифузному відбитку відбувається розсіювання відбитого пучка.

Спрямовано-розсіяне відображення -відображення, у якому світло відбивається нерівномірно у різних напрямах, зазвичай з переважанням одного, відповідного спрямованого відбитку.

Змішане відображення характеризується наявністю спрямовано розсіяного та дифузного відображення одночасно. Коефіцієнт яскравості для таких поверхонь у бік спрямованого відображення може бути більшим за одиницю.

Причина такої поведінки у структурі поверхневого шару перешкоди. Якщо поверхня є гладкою (дзеркало, водна гладь), тоді має місце дзеркальне відображення. Якщо ж на поверхні перешкоди є шорсткість різних розмірів, тоді спостерігається дифузне відбиття. Об'єднує всі ці види те, що підпорядковуються вони одним і тим самим фізичним законам.

Які бувають світловідбивачі?

До найчастіше використовуваних світловідбивачів відносять:

Світлоповертаючі стрічки. Вони виготовляються з текстилю із спеціальним полімером або спеціальним покриттям. Найчастіше така стрічка є поліестер зі світловідбиваючою поверхнею. Стрічка використовується у пошитті спецодягу для тих випадків, коли роботи ведуться в умовах поганого освітлення.

Нашивки або наклейки на одяг. Другий за ефективністю флікер — це смуги зі світловідбиваючої тканини, що окремо кріпляться до одягу. Вони бувають різних форм і розмірів, але чим більше, тим вище шанс бути поміченим. Згідно з рекомендаціями, загальна площа світловідбивачів має бути не меншою за 25 кв. див.Найкраще вибрати великі нашивки-наклейки з ПВХ і прикріпити їх з усіх чотирьох сторін: на грудях, на спині та по обох плечах, адже автомобіль може з'явитися раптово за будь-яким поворотом.

Світловідбивні жилети. Жилети не просто стали обов'язковим елементом уніформи дорожніх робітників та інших фахівців, які працюють у темний час доби. Людину у білій куртці видно за 55 м, а людину у жилеті — з відстані 150 м. За ДСТУ такі жилети називаються сигнальними та відносяться до категорії «Одяг спеціальної підвищеної видимості». Вони мають смужки світловідбивної тканини, і, крім того, вони самі пошиті з флуоресцентної зеленої або помаранчевої матерії. Нині такі жилети шиють і на дітей — їх навіть можна побачити на малюках під час прогулянки у деяких дитячих садках.

Світловідбивні браслети. Вони виготовляються із різних матеріалів. Основа – це тонка сталева пластина. Світловідбивний ефект досягається завдяки спеціальному матеріалу – полівінілхлориду, який здатний відбивати світло. Варто відзначити, що чим світліша модель, тим краще вона справляється зі своєю функцією, тому краще вибирати білі, жовті, світло-блакитні браслети для пішоходів.

Світловідбивні значки. Хоча для одягу краще використовувати нашивки та стрічки, значки, що кріпляться шпильками, теж не будуть зайвими. Їх можна прикріпити на сумку або рюкзак, щоб водій бачив більше відблисків. А для того, щоб дітям не хотілося їх відкріплювати, виробники роблять брелоки у формі тварин, смайликів, сердець і зірочок, тож це не тільки міра безпеки, а й гарний аксесуар.

Велику популярність останнім часом набули саме ці флікериВони легко прикріплюються до одягу, сумки або рюкзака, мають різні цікаві малюнки, різноманітну кольорову гаму, відображають світло фар і ліхтарів у темний час доби. який і сприяє прикріпленню, однак, після кількох прань надійність кріплення досить сильно зменшується. рекомендується все ж таки пришивати наклейки, або кріпити їх за допомогою шпильок.

Принцип роботи світлоповертаючих матеріалів

Світлоповертач являє собою технологічно складне з'єднання мікроскопічних лінз, що заломлюють світловий промінь у зворотному напрямку, що відображає алюмінієвого шару (дзеркала) і міцної тканинної основи. від джерела падає на поверхню мікролінзи, переломлюється, відбивається від внутрішньої поверхні та повертається до джерела. Цим досягається оптичний ефект повернення потоку світла.

Мікропризми використовуються на полімерних матеріалах, в плівках – це в основному ПВХ, т.к. пластмасовим автомобільним, мото- та велокатафотам. використовуються призми, але не мікро-, а видимі оком з його зворотного боку.

На тканинні та будь-які інші матеріали, в основному, наносяться скляні мікрокульки з алюмінієвим шаром відбивача (ефект дзеркала).Кульки, що заломлюють світло, і алюмінієвий шар, що відбиває, дають кращий світловий ефект, але поступаються ПВХ-катафотам у зносостійкості і за деякими іншими експлуатаційними характеристиками, оскільки полімерна плівка однорідна і піраміди знаходяться зсередини, а скляні кульки наносяться на матеріал. поверхні.

Основні відмінності світлоповертаючих матеріалів.

Багато світлоповертаючих елементів виготовляється з матеріалів, які мають досить мало відмінностей. Світлоповертаючі матеріали відрізняються за типом оптичного елемента, коефіцієнтом світлоповертання, площі світлоповертальної поверхні, а також хімічною складовою, які мають величезне значення при визначенні сфери застосування світлоповертачів.

Типи оптичних елементів

Світлоповертаючі матеріали розрізняються за типом основи матеріалу (нейлон, бавовна-поліестер, термоклейова, шкірозамінники, поліетилен, ПВХ, папір та ін.).

В основному використовуються тканинна основа (нейлон, бавовна-поліестер) та ПВХ-основа (полівінілхлорид або поліетилентерефталат).

Коефіцієнт світлообігу

Теоретично поверхні, що відбивають, повинні віддавати 100 % падаючого на них світла, але на практиці це не так. Яскравість відбитого від світла менше, ніж яскравість джерела.

Фізичною одиницею, що характеризує яскравість світіння малої одиниці поверхні (нескінченно малої), є кандела (кд), а відношення яскравості до поверхні характеризує її повну яскравість і вимірюється в кд/м2.

Поверхні, що мають дзеркальне відображення, описуються значенням яскравості при освітленні поверхні під малим кутом – 8°, оскільки поверхня повністю відбиває світло, а не розсіює його. (рис. 9, а)

Поверхні з дифузійним відображенням описуються як середнє значення яскравості всієї поверхні при її освітленні під кутом 45° і під кутом спостереження рівним 0°, тобто перпендикулярно поверхні. (Рис. 9, б)

Як ми вже знаємо, більшість поверхонь у природі має змішаний вид відображення, і для їх опису використовують таку величину, як коефіцієнт відображення світла. Цей коефіцієнт пов'язує повну яскравість поверхні з освітленістю поверхні – кд/(лкм2). Коефіцієнт відбиття світла цілком застосовний для опису світлоповертаючих поверхонь, і називається він «коефіцієнтом світлоповернення».

Умови спостереження та висвітлення значною мірою впливають на величину цього коефіцієнта. Прикладом може бути мокра поверхня з одним коефіцієнтом і та сама суха поверхня, але з іншим значенням цього коефіцієнта. У характеристиках плівок ви можете зустріти зміну коефіцієнта світлообігу при мокрій поверхні плівки. Воно часто вказується у відсотках.

Світлоповертаючі матеріали поділяються на чотири групи за коефіцієнтом світлообігу:

Надвисокий КС > 600 cd/lx*m 2

Високий КС 450-600 cd/lx*m 2

Середній КС 330-450 cd/lx*m 2

Площа світлоповертаючих елементів

Велике значення має не лише коефіцієнт світлоповертання. Площа світлоповертача також впливає на те, наскільки добре він буде помітний.

Виходячи з міжнародних стандартів, площа світлоповертаючого елемента повинна становити від 15 см 2 до 50 см 2 товщина не більше 1 см.

Як вибрати світловідбивач?

Як ми вже розглянули раніше, світлоповертачі бувають різні: і за матеріалами, з яких їх виготовляють, і за дизайном, і за конструкцією, за способом носіння, але найважливіше – світлоповертачі бувають ефективні та неефективні. При виборі світлоповертача завжди варто звертати увагу на ефективність дії, яка залежить від 3 важливих показників:

Якість світлоповертача. Тобто, наскільки далеко його видно у світлі фар. Цей показник залежить від якості матеріалів та вимірюється у показниках коефіцієнта світлоповертання або коефіцієнта сили світла (CIL).

Колір світлоповертача. Чим ближче колір світлоповертача до білого, тим яскравіше його світлоповернення. Не рекомендується вибирати світлоповертачі з темними (синіми, чорними) кольорами. Перевагу віддавайте білому, жовтому, помаранчевому кольорам.

Зручність у використанні. Справді, якщо навіть найкращий світлоповертач лежатиме на полиці, то користі від нього мало.

Який світлоповертач обрати пішоходу?

Поговоримо про переваги та недоліки різних фігурних елементів.

Світлоповертаючі значки

Високий коефіцієнт відбиття

Зручно прикріплювати до верхнього одягу, рюкзака

Щоб забезпечити кругову видимість недостатньо одного значка

Для прикріплення потрібно проколювати якусь ділянку матеріалу одягу чи сумки

Світлоповертаючі брелоки

Зручно прикріплювати до верхнього одягу, рюкзака

Використовується мікропризматична технологія виготовлення

Для того, щоб забезпечити кругову видимість недостатньо одного брелока

Світлоповертаючі браслети

Високий коефіцієнт світлоповертання

Універсальність можна кріпити на руку (підійде для будь-якого розміру зап'ястя), ногу, сумку, велосипед і т.п.

Забезпечує круговий захист на дорозі

Не рекомендується до носіння до 3 років, тому що пружинна сталь занадто жорстко фіксує маленьку дитячу руку.

Світлоповертаючі наклейки

Можна розклеїти наклейки по колу, щоб забезпечити хорошу видимість

Технологія скляних мікросфер

Не клеїться на певні поверхні

В основному клеїться на коляски, велосипеди, не підходить для кріплення на одяг

Світлоповертаючі сигнальні жилети

Адаптований під дитячий розмір

Таким чином, я сміливо можу сказати, що найбільш ефективним та вигідним варіантом є світлоповертаючі сигнальні жилети. Поєднання флуоресцентних та світлоповертаючих матеріалів, навіть за відносно високої ціни товару дають величезну перевагу перед іншими розглянутими видами світлоповертачів, яких для кругової видимості необхідно розміщувати з усіх боків. (Приблизна ціна жилета 200-500 рублів)

Експеримент, що доводить світловідбиваючий ефект флікерних елементів.

Сприяти на відволікання уваги водія від пішохода може все, що завгодно: сильний туман, зливи, недостатньо чисте лобове скло, придорожня реклама. Світловідбивачі здатні привернути увагу водія.

Пересуваючись у темний час доби з далеким світлом фар, водій бачить пішохода, який не має світловідбивачів, лише на відстані не більше 100 метрів, а пішохода зі світловідбивачем – на відстані більше 200 м. Щоб перевірити ці факти, ми провели експеримент.

Для проведення експерименту разом із батьками виїхали на неосвітлену дорогу. Я прикріпила до куртки світлоповертальні наклейки, значки, а також одягла на плече світлоповертаючий браслет, прикріпила до рюкзака світлоповертаючі брелоки, і стала вимірювати відстань, на якій можна відійти від машини і бути помітними водієві при ближньому та дальньому світлі фар. Я вимірювала відстань кроками. 1 крок = 1 метр. Виявилося, що при ближньому світлі фар я була помітна з відстані 122 метри, а за далекого світла фар – на 412 метрів і все ще яскраво виділялася на дорозі.

Висновок: в ході експерименту я з'ясувала, що на верхньому одязі світлоповертальні елементи мають великий світловідбивний ефект.

Результати анкетування.

Мені стало цікаво, чи знають про важливість наявності світлоповертаючих елементів на верхньому одязі, про принцип їхньої роботи, а також про те, які саме світловідбивачі є найефективнішими школярі середньої ланки.

Для того, щоб дізнатися мною було проведено онлайн-опитування, в якому брали участь 40 учнів 7-8 класів. Опитування складалося з 4 питань.

“Чи користуєтеся ви світловідбивачами?

позитивно відповіли лише 16 учнів

негативно відповіли 24 учні

2. Чи знаєте ви для чого потрібні світловідбивачі?

позитивно відповіли 28 учнів

негативно відповіли 12 учнів

3. Чи розумієте ви принцип роботи світловідбивних елементів?

позитивно відповіли 12 учнів

негативно відповіли 28 учнів

4. Чи знаєте ви, як правильно вибирати світловідбивачі?

Виходячи з результатів онлайн-тесту, мною було прийнято рішення розробити пам'ятку для школярів та їхніх батьків про світлоповертаючі елементи, в якій міститься найголовніша інформація.

В рамках моєї дослідницької роботи я вивчила та проаналізувала літературу з фізики про світлоповертаючі елементи та їх застосування в житті. У роботі я досліджувала принцип роботи світлоповертаючих матеріалів, їх властивості, характеристики, види.

Ця робота має величезну цінність, оскільки питання безпеки людини будуть актуальні завжди. Проведений мною експеримент доводить збільшення видимості пішохода у темний час доби під час використання світлоповертаючих елементів. Саме тут моя гіпотеза знайшла підтвердження. Сподіваюся, що мої дослідження та поради допоможуть людям зберегти здоров'я та життя.

Використані ресурси:

Світлоповертаючі матеріали для одягу: світловідбиваючий спецодяг та переваги використання У сучасному світі безпека на робочому місці є пріоритетним завданням для роботодавців та співробітників. Одним із ключових аспектів забезпечення безпеки, особливо в умовах поганої видимості, є використання світловідбиваючих матеріалів у спецодязі. У цій статті ми розглянемо, що таке світловідбивні матеріали, їх застосування у спецодязі та основні переваги використання.

Що таке світловідбивні матеріали?

Світлоповертаючі (світловідбивні) матеріали – це спеціальні покриття або вставки, які мають здатність відбивати світло назад до його джерела. Це дозволяє зробити людину помітнішою в темний час доби або за поганих погодних умов. Світловідбивні матеріали зазвичай складаються з мікроскопічних скляних або пластикових кульок, які забезпечують високий рівень відбиття світла.

Застосування світловідбивних матеріалів у спецодязі

• Куртки та жилети: Світловідбивні смуги на куртках та жилетах роблять працівників помітними для водіїв та інших співробітників.
• Штани: Вставки, що відображають на штанах забезпечують додаткову видимість ніг при русі.
• Комбінезони: Повністю інтегровані світловідбивні елементи на комбінезонах забезпечують всебічну видимість.
• Кепки та каски: Додаткові світловідбиваючі елементи на головних уборах забезпечують видимість голови та верхньої частини тіла.

Переваги використання світловідбиваючого сигнального спецодягу

Підвищена безпека

Основна перевага світловідбиваючого спецодягу – значне підвищення безпеки працівників. Світловідбивні елементи роблять людину помітною з великої відстані, особливо в умовах недостатньої видимості, таких як нічний час, туман або дощ. Це особливо важливо для працівників дорожніх служб, будівельників, працівників складів та логістичних компаній.

Попередження нещасних випадків

Використання світловідбиваючого спецодягу допомагає знизити ризик нещасних випадків на робочих місцях. Яскраво виділяючись у темряві, працівники стають помітнішими для водіїв транспортних засобів, операторів обладнання та інших співробітників, що дозволяє уникнути зіткнень та інших подій.

Відповідність нормативам та стандартам

Багато галузей промисловості мають суворі вимоги щодо забезпечення видимості працівників. Спецодяг, що відбиває світло, дозволяє компаніям відповідати цим нормативам і стандартам, таким як ГОСТ, EN ISO 20471 і ANSI/ISEA 107. Відповідність стандартам також допомагає уникнути штрафів і юридичних проблем.

Зручність та комфорт

Сучасні світловідбивні матеріали не тільки ефективні, а й зручні у носінні.Вони легкі, гнучкі та можуть бути інтегровані в одяг без зниження рівня комфорту. Це особливо важливо для працівників, які проводять у спецодязі довгий годинник.

Довговічність

Світловідбивні матеріали відрізняються високою стійкістю до зношування та впливу зовнішніх факторів. Вони зберігають свої відбивні властивості навіть після багаторазового прання і тривалого використання. Це робить їх економічно вигідними, оскільки такий одяг служить довго та не потребує частої заміни.

Світловідбивний спецодяг – це незамінний елемент забезпечення безпеки на робочих місцях, де є ризик зниження видимості. Вона допомагає запобігти нещасним випадкам, відповідати нормативним вимогам та забезпечує комфортні умови для працівників. Впровадження світловідбиваючих елементів у спецодяг – це розумне інвестиційне рішення, спрямоване на захист здоров'я та життя співробітників, а також підвищення загальної продуктивності та безпеки на підприємстві.