Виды искусственного освещения
Искусственный свет — это форма видимой энергии, создаваемая человеком для освещения темных помещений, работы в ночное время или отправки сигналов. В отличие от солнечного света, который является естественным, искусственный свет исходит от таких источников, как лампы накаливания, люминесцентные лампы, светодиоды и лазеры. Каждый из этих типов работает по-разному и по-разному использует энергию. Ученые и инженеры разрабатывают эти светильники, понимая, как ведут себя световые волны, как используется энергия и какие материалы лучше всего излучают свет. Изучение искусственного света помогает нам понять, как свет может производиться и контролироваться полезными способами.
Наука и инженерные практики (СЭП): разработка и использование моделей
Чтобы исследовать искусственный свет, ученые и инженеры создают модели, показывающие, как различные типы источников света производят энергию и что делает их уникальными. Модель может показать, как светодиод использует электроны, движущиеся через материал, для создания света, или как газ внутри флуоресцентной лампы светится, когда через нее проходит электричество. Эти модели помогают нам предсказать, какой свет будет самым ярким, энергоэффективным или долговечным. В школе вы можете сделать простые модели, чтобы показать, как работают источники света и как электричество превращается в видимый свет.
Идеи для занятий:
- Создание моделей лампочек — создание моделей, показывающих внутренние части ламп накаливания, люминесцентных и светодиодных ламп накаливания и объясняющих, как каждый тип лампы производит свет.
- Плакат об энергоэффективности – Создайте визуальный образ, сравнивающий, сколько энергии потребляет каждый тип искусственного освещения и что это означает для повседневного использования.
Сквозные концепции (CCC): структура и функции
Искусственное освещение работает благодаря своей структуре. То, как расположены провода, газы и другие материалы внутри лампочки, позволяет ей излучать свет при прохождении электричества. Материалы выбираются в зависимости от того, что они должны делать: некоторые из них светятся при нагревании, другие — при подаче электричества. Форма лампы или светодиода также влияет на то, как свет распространяется в комнате. Разработав правильную структуру, инженеры могут сделать светильники маленькими, яркими, долговечными или даже красочными.
Примеры:
- Структура: Тонкая проволока (нить накаливания) в лампе накаливания нагревается до тех пор, пока не начнет светиться.
Функция: Он излучает теплый, стабильный свет, но потребляет много энергии. - Структура: Слой специального материала в светодиоде преобразует электрический ток в свет.
Функция: Он эффективно излучает яркий свет и служит долго. - Структура: Люминесцентные лампы содержат газ и покрытие, которое загорается при прохождении электричества.
Функция: Он создает широкий, прохладный свет, который хорошо работает на больших площадях.