1.5.5. Световая информация

Большую часть информации из внешнего мира человек получает с помощью зрения. Поэтому роль света и цвета для человеческой деятельности огромна.

Восприятие света является важнейшим элементом нашей способности действовать, поскольку позволяет оценивать местонахождение, форму и цвет окружающих предметов. Даже такие элементы человеческого самочувствия, как ду­шевное состояние или степень усталости, зависят от освеще­ния и цвета окружающих нас предметов.

Все тела и предметы делятся на светящиеся и несветя­щиеся. Светящиеся природные и искусственно созданные тела испускают электромагнитные излучения с различными длина­ми волн, но только излучения с длиной волны от 380 до 780 нм вызывают у нас ощущение света и цвета. Поэтому светом на­зывают характеристику светового стимула, создающего опре­деленное зрительное ощущение, а излучения указанного диа­пазона длин волн—видимым участком спектра. При действии на глаз излучений с длиной волны меньше 380 нм (инфракрас­ное излучение) и больше 780 нм (ультрафиолетовое излуче­ние) световых и цветовых ощущений не возникает.

Все излучения делятся на два типа: монохроматические и сложные. Монохроматическое излучение представляет со­бой излучение какой-либо одной длины волны. Сложные из­лучения состоят из нескольких монохроматических, вплоть до содержания всех излучений видимого участка спектра.

Если тело испускает световой поток, содержащий все из­лучения от 380 до 780 нм, и притом мощность этих излуче­ний одинакова, цвет этого тела воспринимается как белый.

Пропуская через призму белый свет, его можно разло­жить в спектр монохроматических излучений, которые вы­зывают ощущения различных цветов — от красного до фио-

летового. Если все многообразие видимых нами спектраль­ных цветов разделить на семь групп, то мы получим ряд: крас­ный — оранжевый — желтый — зеленый — голубой — си­ний— фиолетовый. Разделение спектра на семь цветовых зон является чисто условным, поскольку глаз различает в спектре громадное количество промежуточных оттенков не­прерывной последовательности цветов спектра.

Подавляющее большинство окружающих нас предметов не имеет собственного свечения — мы можем их видеть только в отраженном ими свете. Для этого они должны быть освеще­ны каким-либо источником света, например Солнцем. Поэто­му ночью мы хорошо видим только светящиеся звезды, свет­лячков и часть освещенной Солнцем поверхности Луны.

Цвет несветящихся непрозрачных предметов обусловлен спектральным составом отраженного от них светового потока, а прозрачных предметов — составом прошедшего через них излучения. Заметим, что спектр светового потока, отраженного или пропущенного телом, зависит не только от спектрального состава падающего на него света, но и от отражательной или пропускательной способности тела. Поэтому разные тела, осве­щенные белым светом, могут иметь различный цвет.

Все цвета делятся на две группы — ахроматические и хро­матические. К ахроматическим относятся белые, серые и чер­ные цвета. Все остальные цвета являются хроматическими.

Тела, имеющие ахроматический цвет, обладают неизбиратель­ным отражением или пропусканием падающих на них лучей, т.е. они в равной степени отражают или пропускают излучения всех длин волн видимой части спектра, отличаясь только коэффициен­том отражения/пропускания. Считается, что белые тела имеют коэффициент отражения выше 60%, черные — меньше 10%.

Избирательное отражение влечет за собой появление той или иной окраски, свойственной данному веществу или телу. Наряду с избирательностью отражения световых лучей и спект­рального состава света источника освещения цвет непрозрач­ных тел зависит от степени гладкости и плоскости поверх­ности, оптической однородности слоя краски или окрашенного материала, толщины и прозрачности красящего слоя, а так­же от условий наблюдения.

Хроматические цвета делятся на цвета, содержащиеся в спектре разложения белого света, — спектральные цвета, и на так называемые пурпурные цвета (в русскоязычной ли­тературе три их группы называются сиреневым, вишневым, малиновым цветами), позволяющие плавно перейти от фио­летового цвета к красному и замкнуть спектральные цвета в непрерывный «цветовой круг».

Всякий светящийся предмет излучает энергию, которая в форме электромагнитных волн распространяется в разные стороны.

Для оценки зрительного восприятия потока световой энер­гии используются понятия: световой поток, сила света, яр­кость, освещенность.

Световым потоком называют поток световой энергии, оцениваемый по его воздействию на глаз человека.

Стой света называют пространственную плотность све­тового потока, т.е. отношение светового потока точечного источника света к величине телесного угла, в котором этот поток распространяется.

Яркостью (или фотометрической яркостью) называют силу света в определенном направлении (в глаз наблюдателя), от­несенную к единице площади видимой светящейся поверхно­сти, расположенной перпендикулярно направлению распро­странения света.

Освещенностью называют поверхностную плотность све­тового потока, т.е. световой поток, отнесенный к единице площади освещаемой поверхности.

Контрастом называют разницу яркостей объекта наблю­дения и его окружения (фона) или между различными частя­ми объекта.

Ахроматические цвета характеризуют коэффициентом от­ражения, т.е. отношением отраженного светового потока к па­дающему. Хроматические цвета характеризуют тремя колори­метрическими величинами: цветовым тоном (доминирующей длины волны), чистотой (насыщенностью) цвета и яркостью, или светлотой. Яркость определяется для характеристики цве­та светящихся тел, светлота (или относительная яркость) — для характеристики цвета несзетящихся тел.

Для монохроматического излучения цветовой тон—это дли­на волны испускаемого им излучения. Для сложного хромати­ческого излучения цветовой тон — это длина волны монохрома­тического излучения (доминирующая длина волны), смешение которого в определенной пропорции с белым обеспечивает полу­чение цвета, тождественного в визуальном отношении данному.

Чистота (насыщенность) цвета — это соотношение доли монохроматического излучения, определяющего цветовой тон, и доли белого света, смешение которых обеспечивает получе­ние цвета, тождественного в визуальном отношении данному.

К функциям зрения, особенно необходимым для безопас­ности и результативности труда, относятся: контрастная чув­ствительность, острота зрения, быстрота различения деталей, устойчивость ясного видения, цветовая чувствительность.

Способность глаза различать минимальные значения разности яркости объекта (детали) и фона называется контрастной (раз­личительной) чувствительностью. Установлена зависимость контрастной чувствительности от условий освещения объекта и яр­кости, к которой глаз предельно адаптировался. Максимальная контрастная чувствительность достигается при определенной яр­кости фона, а при меньших и больших яркостях контрастная чув­ствительность понижается. Заметим, что даже мгновенное попа­дание в поле зрения предметов больших яркостей может не только вызвать временное ослепление, но и привести к повреждению све­точувствительных элементов сетчатки. ё

Острота зрения — максимальная способность различать отдельные объекты. Нормальный глаз может различить две точки, видимые под углом в 1°. Большое влияние на остроту зрения оказывает освещенность. С ростом освещенности до определенного уровня растет острота зрения.

Важно отметить, что человеческий глаз при разглядыва­нии чего-либо не зафиксирован строго в одной точке, а постоянно «сканирует» рассматриваемые предметы. Поэтому в процессе работы, особенно при необходимости различе­ния мелких предметов и отдельных деталей, важна скорость их различения — скорость зрительного восприятия. Эта функция (как и острота зрения) находится в прямой зависи­мости от величины освещенности и растет с ростом осве­щенности.

Способность удерживать отчетливое изображение рассмат­риваемой детали принято называть устойчивостью ясного видения. Устойчивость ясного видения определяется как отношение времени ясного видения к общему времени рас­сматривания детали. Наблюдается заметное повышение устой­чивости ясного видения при увеличении величины освещен­ности и ее снижение в процессе работы в результате развития зрительного утомления. При одинаковых условиях освещен­ности устойчивость ясного видения при менее напряженной работе будет выше, чем при более напряженной.

Определенная роль при выполнении зрительной работы при­надлежит такой зрительной функции, как цветоощущение. Зна­чение этой функции возрастает при выполнении производствен­ных операций, связанных с необходимостью цветоразличения. Наиболее благоприятные условия цветоощущения создаются при естественном (солнечном) освещении (поскольку оно весьма велико), а также при искусственном освещении люминесцент­ными лампами с исправленной цветностью.

Цвет оказывает влияние и на другие зрительные функции. Наш глаз по-разному реагирует на разные излучения. Наибо­лее чувствителен глаз к желто-зеленым лучам, уже неболь­шое их количество воспринимается зрением как яркий свет. Чувствительность глаза уменьшается по мере перехода от желто-зеленых к красным и фиолетовым лучам. Острота зре­ния, скорость зрительного восприятия, устойчивость ясного видения, определяющие в целом зрительную работоспособ­ность, имеют максимум в желтой зоне спектра и постепенно снижаются по направлению к краям, причем наиболее низкие показатели характерны для синего цвета. При этом зона оп­тимальных цветов совпадает с максимумом спектральной чувствительности глаза к монохроматическим излучениям.

Важную роль в различении играет цветовой контраст. Наибольший контраст имеет черный цвет на желтом фоне и красный цвет на белом фоне. Поэтому запрещающий знак светофоров связан с красным цветом, а ограждения безопас­ности делают «зеброй» черного и желтого цветов. Эти же цвета используются и на предупреждающих знаках.

Для успешной зрительной работы в условиях изменчиво­сти освещенности большое значение имеет так называемая зрительная адаптация, т.е. приспособление глаза к условиям освещения. Благодаря процессу адаптации зрительный ана­лизатор обладает способностью работать в широком диапа­зоне освещенностей.

Различают световую и темновую адаптацию. Световая адап­тация — приспособление глаза к работе в условиях высокой яркости поля зрения. Световая адаптация при повышении яр­костей в поле зрения происходит быстро—в течение 5—10 мин. Темновая адаптация — приспособление глаза к более низким яркостям поля зрения, развивается медленнее (от 30 мин до 2 ч). Процесс адаптации сопровождается фотохимическими и нервными процессами, перестройкой рецептивных полей в сетчатке глаза, изменением диаметра зрачка (зрачковый реф­лекс). Частые изменения уровней яркости приводят к снижению зрительных функций, развитию утомления вследствие пере­адаптации глаза. Зрительное утомление, связанное с напряжен­ной работой и частой переадапгацией, приводит к снижению зрительной и общей работоспособности.

С позиции безопасности труда организация правильного освещения, зрительная способность и зрительный комфорт чрезвычайно важны. Необходимыми для зрительного ком­форта условиями являются: достаточно однородное освеще­ние с оптимальной яркостью и отсутствием бликов, соответ­ствующая контрастность предметов различения и фона, правильная цветовая гамма и отсутствие стробоскопического эффекта, или мерцания света. Каждый вид деятельности, связанный с необходимостью различения того или иного объекта, требует определенного уровня освещенности на том участке, где эта деятельность осуществляется. Обычно чем сильнее затруднено зрительное восприятие, тем выше должен быть средний уровень осве­щенности.

Недостаточная освещенность рабочей зоны и пониженная контрастность вызывают напряженность зрительного анали­затора, что, в свою очередь, может привести к нарушениям зрения.

В условиях, когда общая освещенность отсутствует, вы­полнение работ невозможно без индивидуальных головных или ручных светильников.

Вместе с тем чрезмерная локальная яркость и блескость могут вызывать ослепление. Когда в поле зрения попадает яркий источник света, глаз на какое-то время теряет способ­ность различать предметы. Ослепление может быть прямым, когда оно вызвано нахождением ярких источников света в поле зрения, или отраженным, когда свет отражается от по­верхностей с высоким коэффициентом отражения. Чем боль­ше разница в яркости разных предметов, находящихся в поле зрения, тем сильнее будет ослепление и тем сильнее будет ухудшение способности различать предметы. Даже источни­ки света с низкой яркостью могут вызвать ослепление, если зрительное восприятие продолжалось слишком долго.

Человеческий глаз защищается от поражения слишком яр­ким светом с помощью мигательного рефлекса (приблизительно 0,16—0,18 с), поворота глаз и движения головы. Для целей охраны здоровья величина реакции определяется в 0,25 с.

Ослепление от сварочной дуги может быть преодолено только с помощью средств индивидуальной защиты. Рабо­чие, которые постоянно подвергаются ослеплению, могут страдать от глазного напряжения, а также от функциональ­ных расстройств, хотя часто они этого не осознают. Приме­нение защитных очков со специальными светофильтрами может решить эту проблему.

1.5.6. Неионизирующие излучения

Распространение через вещество электромагнитных полей является потенциально опасным для человека. Электромагнитные поля разной частоты несут разную энергию и по-разному дей­ствуют на вещество биологических тканей организма человека.

Спектр электромагнитных излучений включает в себя вы­сокочастотные энергетически мощные ионизирующие излуче­ния (гамма-излучение, рентгеновские лучи). Затем идут ульт­рафиолетовое излучение, видимый свет и инфракрасное излучение. За ними располагается широкий диапазон радиоча­стот, включающий (в нисходящем порядке) микроволны, со­товую радиотелефонию, телевидение, коротковолновое радио, средне- и длинноволновое радио, короткие волны, использую­щиеся в диэлектрических и индукционных нагревателях, и поля токов так называемой промышленной частоты (50 либо 60 Гц).

Заметим, что понятие «неионизирующее излучение» объ­единяет все излучений и поля электромагнитного спектра, у ко­торых не хватает энергии для ионизации материи. Строгое на­учное определение неионизирующих излучений определяет их как излучения с длиной волны более 1000 нм и энергией мень­ше 10 кэВ, заведомо недостаточной, чтобы ионизировать ве­щество. Заметим, что с этих позиций ультрафиолетовое излу­чение не всегда является «неионизирующим», поскольку в отдельных случаях оно может ионизировать вещество.

Ультрафиолетовое излучение представляет собой форму оптического излучения с более короткой длиной волны и боль­шей энергией фотонов (частиц излучения), чем видимый свет. Обычно ультрафиолетовое излучение невидимо и может бьръ обнаружено по свечению ряда материалов под его действием.

Общеизвестное действие ультрафиолетового излучения состоит в эритеме, или «солнечном ожоге», проявляющемся в виде покраснения кожи обычно через А—8 ч после воздей­ствия ультрафиолетового излучения и постепенно бледнеющем после нескольких дней. Серьезный солнечный ожог может по­влечь за собой образование пузырей на коже и ее шелушение.

Наиболее часто воздействию ультрафиолетового излучения подвергаются рабочие на открытом воздухе. В качестве мер за­щиты от ультрафиолета солнца должна применяться специальная одежда и шляпы с полями для защиты лица и шеи. Для уменьше­ния уровня воздействия на открытые поверхности тела могут на­носиться солнцезащитные кремы (работающие как «экраны»).

В процессе работы в помещениях работники сталкивают­ся с ультрафиолетовым излучением; это происходит при при­менении дуги электросварки и при использовании специаль­ных искусственных источников ультрафиолетового излучения.

Величины ультрафиолетового излучения от дуговой сварки очень высоки и могут вызывать острые поражения глаз и кожи после нескольких минут воздействия.

Постоянное длительное воздействие ультрафиолетового излучения ускоряет старение кожи и увеличивает риск раз­вития рака кожи.

В результате воздействия ультрафиолетового излучения на глаза человека через несколько часов могут возникнуть острые воспалительные реакции, обычно длящиеся в течение нескольких дней.

Даже кратковременное воздействие мощного потока ульт­рафиолетового излучения в состоянии привести к фотохими­ческому повреждению сетчатки. Оно может выразиться во временном или постоянном снижении зрения.

Долговременное воздействие ультрафиолетового излуче­ния (в течение десятилетий) может внести свой «вклад» в воз­никновение катаракты.

Поэтому при проведении сварки обязательна защита глаз и кожи средствами индивидуальной защиты.

Инфракрасное излучение, часто называемое тепловым излучением или лучистым теплом, испускается всеми тела­ми. Оно становится существенным при высокой температуре поверхности тела (горячие двигатели, расплавленный металл и другие источники, связанные с литейным производством, термически обработанные поверхности, электрические лам­пы накаливания, системы выработки лучистого тепла и т.д.).

Инфракрасное (ИК) излучение имеет длину волны, варьи­рующуюся от 780 нм до 1 мм. Поскольку инфракрасное из­лучение не проникает глубоко в ткани организма, то основ­ными «мишенями» воздействия инфракрасного излучения становятся кожа и глаза.

Естественная защитная реакция глаз, прекращающая рас­сматривание источников яркого света в 0,25 с, не срабатывает для инфракрасного излучения, не обладающего соответствую­щим зрительным раздражителем. Поэтому глаз не чувствует нагрева, что приводит к его неблагоприятному воздействию, особенно на хрусталик глаза и сетчатку.

При интенсивном инфракрасном излучении, связанном, как правило, с использованием лазеров или очень сильных ис­точников излучения (ксеноновая дуга), могут возникнуть тер­мические повреждения глаз. При этом в слепом пятне сет­чатки возникает местный ожог (скотома).

При длительном воздействии инфракрасного излучения с длинами волн приблизительно 800—3000 нм возможно по­мутнение хрусталика (катаракта).

Для предотвращения возникновения этих повреждений должны применяться средства индивидуальной защиты для глаз.

Для защиты от теплового действия инфракрасного излу­чения применяют экранирование и специальную одежду.

В пределе нулевой частоты электромагнитное поле рас­щепляется на статические электрическое и магнитное поля. В настоящее время их возможное (при определенных усло­виях) вредное влияние на организм человека не установлено. Однако накапливающиеся электрические заряды (статическое электричество) неприятны для человека, при разряде они могут вызвать взрыв и/или пожар, нарушить технологию. Для за­щиты от действия статического электричества, кроме средств коллективной защиты, применяются специальные «антиста­тические» средства индивидуальной защиты типа слаботоко-проводящей одежды и обуви, не позволяющих скапливаться зарядам большой мощности.

тивности и общей сопротивляемости организма, что прояв­ляется в повышении уровня заболеваемости с временной утра­той трудоспособности (в 1,2—1,3 раза при увеличении уров­ня производственного шума на 10 дБ).

Шум существенно сказывается на производительности труда, снижая ее на 50% при умственной работе и на 30% при физической, что наносит большой экономический ущерб. Снижение шума на 10 дБ приводит к повышению производи­тельности труда в среднем на 1%.

Чтобы уберечься от шума, широко применяются различ­ные средства индивидуальной защиты.