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2002.02.22 光害2008年-4
4 室内モデル実験
1.動機・目的
 はじめに,遠くまで届く光が光害の原因の一つになるのではないか,と考えた。そのため,どの光源の光が最も遠くまで届くのかを調べるために照度計を使った室内モデル実験をすることにした。遠くまで届く光源を特定し利用を減らすことで光害を抑えることができる。また、遠くまで届かなく光害の影響になりにくい光源を見つけ代用することができると考えた。
 しかし,すでに本校の過去の光害の研究で光源として蛍光灯,水銀灯,白熱電球,ナトリウムランプを使って実験をしたデータがあったため,我々は発光ダイオードを使った実験をすることにした。発光ダイオードは近年開発され,今後需要が増えると思われるからである。また,発光ダイオードの特性を一般的な光源と比較できるように白熱電球についても実験した。

2.実験方法室内モデル実験器具
 まず実験室を十分に暗くした状態で、段ボールで作った直方体の箱の中に光の明るさを測る照度計を取り付けた力学台車を入れる。箱の一番奥に設置した光源に台車を近づけて光源と台車の距離をなくし、台車にあらかじめ取り付けておいた紐を引くことで0cmから10cmごとに最大250cmまで遠ざけながら光源の照度を測定していく


3.結果
 実験で得られたデータをコンピューターに入力し、Excelを利用して線グラフで値の変化を表す。表をもとに累乗グラフを作成した。
   ?赤色発光ダイオード                 ?緑色発光ダイオード
赤色発光ダイオード 緑色発光ダイオード
   ?青色発光ダイオード                 ?白色発光ダイオード
青色発光ダイオード 白色発光ダイオード
   ?白熱電球(透明)                   ?白熱電球(蛍光塗料付き)
白熱電球(透明) 白熱電球(蛍光塗料)
1.相関係数
➀~?のそれぞれのグラフが光の定義にどれだけ近いかを表した数字が相関係数である。
相関係数が1.0に近いほどグラフが正確なものと言える。
 ?~?とも,0.950を上回っており,それぞれの実験における一つひとつのデータは非常に信憑性が高いと言える。
2.分母指数
y=k/x2の分母の指数2に注目した。この「2」という値は光の理論上での値であるため,表で?と?の分母指数値が順に2.32、2.06となったのは光の反射などによる誤差であると考えられる。しかし、?~?の分母指数値は3.62、3.08、3.67、3.10であり、2より大幅に大きな値となっている。つまり、発光ダイオードは距離が遠くなるにつれて急激に暗くなると言える。
3.最大距離
室内モデル実験表
最大距離に比べると距離x₀の値は微々たるものでしかないため、最大距離-x₀≒最大距離となる。ゆえに、この実験においては100 luxという同じ明るさに統一したとしても、最大距離にはほとんど変化がない。したがって、最大距離はそれぞれの光源のもとの明るさに関係なく、それぞれの光源の光の特性といえる。     
以上のことより、発光ダイオードにおいて色以外の条件をすべて同じにしたならば、最も遠くまで光が届くのは緑色で順に白色、赤色、青色といえる。実験を始める前の段階で、遠くまで届く光が光害の原因の一つになるのではないか,と考えていたため、仮にこの予想が正しいのならば青色発光ダイオードが最も光害になりにくい、ともいえる
また、白熱電球においては、蛍光塗料付きの方が透明なものよりも光が遠くに届くため、透明なもののほうが光害になりにくい。

4.まとめ
・発光ダイオードは距離が遠くなるにつれて急激に暗くなる。
・発光ダイオードにおいて色以外の条件をすべて同じにしたならば、最も遠くまで光が届くのは緑色で順に白色、赤色、青色となる。 
・白熱電球の光は、蛍光塗料付きの方が透明なものよりも遠くに届く。
・発光ダイオードと白熱電球では、発光ダイオードのほうが光が遠くまで届かず光害になりにくい。よって使う光源を発光ダイオードにすることにより光害を減らすことができる。しかし、白熱電球の代わりに発光ダイオードを使用するのは用途が違うため難しい。そこで、発光ダイオードは、光が遠くまで届かないため、その場所にある物を示すことに適していると考えられる。そのため、発光ダイオードは自動販売機に利用できるのではないかと考えた。

5.今後の課題
 今回のモデル実験では、発光ダイオードにおいて最も遠くまで光が届くのは緑色で順に白色、赤色、青色となった。しかし、一般的に光は赤色が最も遠くまで届き,順に緑色,青色となることが知られている。なぜ発光ダイオードの光の順番は一般的な光の順番と異なるのか。このことを今後追及していきたい。
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