1
Человеческий глаз предназначен природой только для работы в отраженном свете. Как правило, прямой взгляд на источник освещения может привести к фотоповреждению сетчатки. Не секрет, что если незащищенными глазами смотреть на солнце, сварочную дугу или прожектор, проблемы со зрением можно получить сразу. Другое дело обстоит с другими источниками света – экранами современных телевизоров, компьютерных мониторов и смартфонов, которые основаны на светодиодном (LED) освещении. Конечно, сразу ожог мы не получим, но при длительном пользовании резь в глазах, покраснение, сухость глаз, или наоборот их повышенную слезливость мы испытаем.
Рис. 1. Результаты опроса учащихся МБОУ «Кыллахская СОШ»
Для более детального изучения проблемы мы провели социологический опрос среди подростков. Всего в опросе участвовало 47 учеников нашей школы. Средний возраст – 15,8 лет. Оказалось, смартфонами и планшетными компьютерами владеют и используют 96% опрошенных. Как видно из диаграммы (рисунок 1), из них 25% смотрят на экран смартфона в сутки менее 1 часа; 43% – от 1 до 3 часов в сутки; 32% – более 3 часов. 41% ребят, проводящих за экраном смартфона более 3 часов в день, признались, что в последнее время стали замечать ухудшение своего зрения. Результаты опроса дают понять, что продолжительный просмотр экрана смартфона оказывает негативное влияние на зрение.
Изучив в различных источниках вопросы гигиены использования смартфона, мы нашли исследования [1] группы испанских ученых из Мадридского университета Комплутенсе под руководством доктора Селия Санчес Рамос (Celia Sanchez-Ramos). Они научно доказали вред для сетчатки глаза человека излучения ртутными лампами и светодиодами так называемого «синего света», то есть света, смещенного в синюю часть видимого спектра электромагнитного излучения (380-500 нм).
Зная о том, что экраны смартфонов состоят из светодиодов, мы поставили перед собой цель: осуществить анализ интенсивности в спектре излучения различных типов экранов смартфонов.
Чтобы достичь цели, надо решить следующие задачи:
1.Изучить физическую природу синего диапазона видимого спектра электромагнитного излучения, вред, наносимый организму человека, типы экранов смартфонов;
2.Из подручных материалов сконструировать спектрограф;
3.Провести анализ интенсивности в спектре излучения различных типов экранов смартфонов;
4.Разработать рекомендации по выбору смартфона и уменьшению негативного влияния «синего света» на зрение человека при использовании мобильных устройств.
Новизна работы заключается в том, что впервые производен анализ спектральной плотности энергетической яркости в спектре излучения экранов популярных среди школьников моделей смартфонов с использованием самодельного спектрографа.
Для проведения исследования нужен был прибор, отвечающий требованиям доступности материалов, простоты сборки, универсальности, эргономичности. Для конструирования спектроскопа, работающего на методе дифракционных решеток нам потребуется: DVD-R диск (1351 штрих/мм), картон, специальная распечатанная форма, клей, ножницы, канцелярский нож, скотч, смартфон с фотокамерой.
Рис. 2. Самодельный спектроскоп
Сначала ножницами разрезаем диск на 4 сектора. Берем один сектор и аккуратно канцелярским ножом расслаиваем на две части. В работе мы будем использовать прозрачную часть. Распечатанную форму наклеиваем на картон и по форме вырезаем будущую коробку спектроскопа. Канцелярским ножом вырезаем щель и окно для дифракционной решетки. По линии сгиба сгибаем картон и заклеиваем так, как показано на рисунке. Одна сторона прозрачного сектора диска переливается различными цветами. Берем данный сектор обрезаем его по размеру окна и приклеиваем прозрачной стороной внутрь к окну скотчем. Спектроскоп готов. Остается приклеить другим кусочком скотча со стороны окна к объективу фотокамеры смартфона (рисунок 2).
Для регистрации спектра используется смартфон. Для этого в темном помещении направляем щель спектроскопа на источник светового излучения. Приложением фотокамеры смартфона можно произвести фотосъемку или видеосъемку.
Сначала мы направили спектрограф на лампу накаливания. Мы наблюдаем непрерывный спектр.
По тематике спектрального анализа в интернете мы обнаружили разработку зарубежного ученого — «Cell Phone Spectrophotometer», которая предлагает в качестве спектрометра использовать собранный спектроскоп, камеру мобильного телефона и написанное автором бесплатное ПО (рисунок 3).
Рис. 3. Программа Cell Phone Spectrometer
Для работы с программой нам потребуется образец полного спектра и фото отснятого опытного спектра.
1) Открываем программу, в поле reference выбираем картинку с образцом полного спектра, в поле sample выбираем фото образца.
2) Кликаем на крайний синий участок reference всплывает диалог – выбираем “blue end”, кликаем на красный конец спектра и выбираем “red end” соответственно, ну и тоже самое проделаем для вкладки с образцом.
3) Нажимаем Make Plot получаем графики трех каналов (RGB) и суммарный. Полученные данные можно сохранить в CSV.
Мы проанализировали экраны смартфонов с типами экранов: LCD, OLED и AMOLED (Рисунки 4, 5, 6). Как видно из графиков, в LCD-экранах наблюдается большая интенсивности синего света по сравнению OLED и AMOLED экранами, так как в качестве подсветки ЖК - экрана используется синий светодиод с люминофорным покрытием.
Рис. 4. Спектр излучения LCD-экрана
Рис. 5. Спектр излучения LED-экрана
Рис. 6. Спектр излучения AMOLED-экрана
Заключение
- Изучены физическая природа синего диапазона видимого спектра электромагнитного излучения, вред, наносимый организму человека, типы экранов смартфонов;
- Из подручных материалов сконструирован спектрограф;
- Проведен анализ интенсивности в спектре излучения различных типов экранов смартфонов;
- Разработаны рекомендации по выбору смартфона и уменьшению негативного влияния «синего света» на зрение человека при использовании мобильных устройств:
Выбирайте смартфоны с OLED И AMOLED типом экранов:
Не используйте гаджеты за два часа до сна;
Используйте светильники с желтым (теплым) светом;
Регулируйте яркость экрана в зависимости от окружающего освещения;
При чтении книг используйте устройства с жидкими чернилами или сами бумажные книги;
Используйте программное обеспечение, которое настраивает цветовую температуру;
Проводите больше времени вне дома.
Литература:
- Effects of Light-emitting Diode Radiations on Human Retinal Pigment Epithelial Cells In Vitro. Photochemistry and Photobiology, 2013, 89: 468–473;
- Brand Brilliance [Site]. URL: http://www.thyon.com/files/content/blog/201209/spectrum-visible.jpg (дата обращения: 10.11.2016);
- Видимое излучение // Википедия [Сайт]. URL: http://ru.wikipedia.org/wiki/ %C2 %E8 %E4 %E8 %EC %EE %E5_ %E8 %E7 %EB %F3 %F7 %E5 %ED %E8 %E5 (дата обращения: 10.01.2016);
- Этот рейтинг электронных приборов, пользование которыми «сажает» зрение, должен знать каждый! // Ochki.net [Сайт]. URL: http://www.ochki.net/news/news-6341/ (дата обращения: 11.11. 2016);
- Rosenfield. Font Size and Viewing Distance of Handheld Smart Phones // Optom. Vis. Sci. 2011. N 88. P. 795–797;
- Что такое спектроскопия? // ИД «ПостНаука» [Сайт]. URL:https://postnauka.ru/faq/45707 (дата обращения: 14.11. 2016);
- Ельяшевич М.А. Спектроскопия. Физический энциклопедический словарь. М., 1995.
