基于宿舍光照强度对学生舒适度的影响分析

标题：基于宿舍光照强度对学生舒适度的影响分析 一、实验背景

宿舍是一个让人进行休息、娱乐、学习等活动的重要场所，因此保障宿舍的舒适是至关重要的。宿舍的舒适与否和许多因素相关，诸如温湿度、色彩、照明、噪声等。其中，照明因素是较重要的因素之一，照明对人体褪黑素分泌产生影响，从而影响不同年龄层的人的睡眠质量，适当的照明可以起到调节人体生物节律的作用，选择合适的照明对人的工作和睡眠的质量都会有提高。

二、实验目的

1. 通过设置不同的光照强度，测量在不同光强下学生活动所表现出来的差 异来选择宿舍生活最佳光强；

2. 通过对宿舍光强的测量与研究，加深对人因工程学的了解； 3. 熟悉并学会使用光度计进行光度测量；

三、实验原理

1. 照明是居室设计的一个重要的因素，有诸多影响视度的因素，如物体的亮度、物体的尺寸、物体和背景的亮度之比

1）物体亮度

物体具有一定的亮度，是在视网膜上成像引起视觉的基本条件，人眼感觉到的主观亮度与刺激物的亮度的对数成正比，即物体的亮度越大，视网膜成像越清晰，感到物体越亮，疲劳感越小。

下图是光源的发生到人脑最终接受并感知到光源的示意图，该图反映了亮度、照度、直觉三个要素之间的关系。

2）物体的尺寸

视力是评价眼睛分辨细小事物的能力。同样大小的物体，距离眼睛越近看的

越清楚，同样距离的物体，越大看得越清楚。 3) 物体和背景亮度对比

眼睛能够辨别背景上的对象，必须具备两个条件之一，即或者背景与对象颜色不同或者是亮度不同。如果物体较亮，背景稍暗，则视力最好，反之，若背景比物体亮，视力会显得下降。

2. 照明对行为的影响

一般认为照度水平是影响视觉器官和工作效率的主要因素之一，光源在单位时间内，向周围空间辐射出的使眼睛引起光感的能量，称为光通量（Φ），单位为lm。对于被照面而言，常用落在其单位面积上的光通量的多少来衡量它被照射的程度，这就是常用的照度（E），单位为lx。

式中 Φ- S面上接收的总光通量（lm）； S- 被照面积（m2）

人眼对外界环境明亮差异的知觉，取决于外界景物的亮度。但是，规定适当的亮度水平非常复杂，因为它涉及到各种不同物体的不同反射特性。所以，在实践中还是以照度水平作为灯光照明的数量指标。从理论上来讲，光环境会通过视觉效果直接影响人的行为或工作效率。光环境还会影响人员注意力或唤醒水平或工作积极性，从而间接对行为产生影响。人员视觉效果受眼睛接受信息的有效性、光环境及人员对所见事物解读的综合作用。因此，照度会影响人的视觉辨别信息的能力。

3. 照明对人睡眠的影响

现代医学的研究表明，视觉系统不仅传递给大脑光的信号，而且把外界光环境的明暗信息传递给大脑的松果体（见下图）。松果体产生褪黑激素进入血液、尿液、脑脊液、细胞内外液中，从而控制了人的睡眠水平。光线的变化是外界环境中对褪黑色素合成产生影响的最主要的因素。其中，褪黑素分泌与黑暗期的长短成正比。因此，光暗周期通过对褪黑素合成昼夜节律性地影响而调整机体的内在生物节律。在夜间光照可以抑制褪黑素的合成，并且，光照波长和强度均对褪黑素合成产生不同的影响作用，从而影响了人的睡眠质量。

四、实验仪器

秒表 1枚

光度计 1支 量程99900lx 半透明遮光纸 若干 被试者 4名 床用台灯 4个

椅子及其杂物 若干

附：光度计的介绍及其使用方法

使用方法：

1）打开电源开关

2）取下光探头盖，选择合适的量程，并将量程开关拨至适当的位置 3）读取照度计LCD显示屏上的测量值 4）读取测量值时，出现“0L”，表示已超出最大测量值，要选择较高的量程。选取20000Lux/Fc 量程时，所显示测量值需要x10才是测量的真值。

5）光度计示数稳定是，按住hold按钮，使读数固定并记下读数 6）测量完毕，关闭电源并盖上探头盖

五、实验过程

1. 探知光照对人的日常和活动的影响 自变量：宿舍灯光的亮度

因变量：被试从门口走到阳台所需的时间

场地布置：宿舍椅子按正常位置摆放，在过道处随意摆放一些物品作为小的障碍（和平时生活环境状况相接近）

所用仪器：码表、遮光纸，四名被试者

实验步骤：

1）先测量出宿舍内两个日光灯打开时的照度，测量点选取宿舍的中间位置，如下所示平面图

由于房间不同的位置所在的照度也不相同，为了便于测量与统一，本实验将房间正中地面处的A点作为一个基准点来测量房间的照度，并以此测量值作为房间照度。

2) 自然布置房间，桌椅的摆放和平常一样，过道处略放一些杂物作为小障碍（这种布置是参照平时大多数宿舍的状况）

2）让四名被试者分别从门口自然走到阳台，用秒表测量出她们分别从门口到阳台的时间，并询问舒适度

3）用遮光纸遮住日光灯，使其照度按照30 lx的幅度逐渐递减，并测量出被试者从门口自然走到阳台所需的时间，并询问舒适度 4）将测量的结果记录在表格中，并进行分析

2. 光照对人的睡眠影响测量实验 自变量：光照强度

因变量：人的睡眠时间

所用仪器：遮光纸，钟表，4名被试

实验说明：由于时间与条件关系，加上四名被试者均有午睡习惯，因此此实验主要观测了不同光照下被试者的午睡时间（当然是在自然情况下，被试者几次测试时的精神状况没有太大区别）。

实验步骤：

1）将房间日光灯全部关掉，窗帘拉上，制造成夜晚的样子，此时，测量房间中间A点照度，同时也测量床头B点照度

2）四名被试者轻松入睡，测量她们从入睡到醒来的时间并记录，然后询问睡眠质量

3）将日光灯打开，用遮光纸遮住灯光，使其以每次30 lx的幅度逐渐增加，没增加一次，按以上测量方式，测量被试的睡眠时间 4）将每次的测量值记录到表格中并进行分析

六、实验数据测量与分析

1. 探究光照对人日常活动的影响

首先，以某个宿舍为对象，测得该宿舍在A点的照度为142 lx 各测量数据如下表所示 从门口走到阳台的时间（s） A点照度(lx) 142 110 83 51 24

学生1 8.2 8.2 9.1 10.3 10.7 学生2 9.1 9.3 10.4 10.8 10.8 学生3 9.3 9.3 10.7 11.1 11.2 学生4 9.1 9.5 10.6 11.3 11.6

图1-1 宿舍照度与活动时间关系

2. 探究照度对睡眠时间影响

由于时间等条件的限制，抽取的是被试午睡的时间数据，如下表 照度（lx） 午睡时间（h） 舒适度 学生1 学生2 学生3 学生4 床头 A点 47 3 2.5 2.1 2.4 2.5 舒适 80 16 2.5 2 2.4 2.2 还好 110 51 2 1.8 2.2 2 一般 146 83 2 1.8 2.1 2 不舒服 179 110 1.5 1.2 1.7 1.5 不舒服 193 142 1 0.8 1.2 1 难受

由以上图表可知，照度在一定程度上影响了睡眠时间，但在某个区间范围内影响不大，反而对睡醒后的舒适度有很大影响。

七、实验分析与总结

通过实验得出，照度的大小在一定程度上会影响人的活动灵活度与睡眠质量。第一个小实验证实了房间照度太低不利于活动，第二个小实验则证明了当照度太高，超过一定限度时会对人的睡眠时间和精神状态造成一定的影响，因此，需要确定一个合适的房间照度，最有利于学生的活动与睡眠。根据相关标准，学生宿舍照度应设计约为150 lx左右，而根据前面两个实验的分析可知，宿舍的照度是合理的。

由以上图表可知，照度在一定程度上影响了睡眠时间，但在某个区间范围内影响不大，反而对睡醒后的舒适度有很大影响。

七、实验分析与总结

通过实验得出，照度的大小在一定程度上会影响人的活动灵活度与睡眠质量。第一个小实验证实了房间照度太低不利于活动，第二个小实验则证明了当照度太高，超过一定限度时会对人的睡眠时间和精神状态造成一定的影响，因此，需要确定一个合适的房间照度，最有利于学生的活动与睡眠。根据相关标准，学生宿舍照度应设计约为150 lx左右，而根据前面两个实验的分析可知，宿舍的照度是合理的。

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