SI23625A - Osvetlitev speleotemov v kraških jamah - Google Patents

Abstract

Predmet izuma je način osvetlitve in s tem na prikaz speleotemov v kraških jamah Pri znani in običajni osvetlitvi je vidna le zunanjost speleotemov Izum opisuje rešitev s katero je omogočena tudi osvetlitev notranjosti izbranih speleotemov sprimerno optično prepustnostjo morfologijo in dimenzijami Osvetlitev po izumu je značilna po tem da je izvor kolimirane svetlobe laserski izvorda svetloba kot laserski žarek vstopa v speleotom na vsaj eni površini ki je manjša od mm prednostno manjša od mm in da je izvor svetlobegledalcu prikrit

Description

OSVETLITEV SPELEOTEMOV V KRAŠKIH JAMAH

Predmet izuma je način osvetlitve in s tem na prikaz speleotemov v kraških jamah. Pri znani in običajni osvetlitvi je vidna le zunanjost speleotemov. Izum opisuje rešitev, s katero je omogočena tudi osvetlitev notranjosti izbranih speleotemov s primemo optično prepustnostjo, morfologijo in dimenzijami.

Osvetlitev z običajnimi žarnicami, ki niso ustrezno zaslonjene, sicer daje dobro predstavo o velikosti jame in o medsebojni porazdelitvi ter raznolikosti ter morfoloških lastnostih speleotemov, vendar se je takšnim širokokotnim osvetlitvam potrebno izogibati, saj direktna osvetlitev vodi do rasti alg na osvetljenih površinah. Poleg tega direktno vidne žarnice bodejo v oči in vlečejo poglede stran od lepot jame. Primerna zaslonitev svetlobnega izvora je zato vedno dobrodošla, saj usmeri pogled na speleotem in poudari njegove značilnosti. Še vedno pa obstaja nevarnost prekomerne rasti alg in posledično razkroja površine in s tem videza speleotemov.

Problem je torej naslednji: potrebno je osvetliti speleotem na tak način, da (i) ne pride do segrevanja zraka okrog speleotema, (ii) da se osvetli le speleotem, ne pa tudi okolica, s čimer se poudari njegove morfološke značilnosti, (iii) da obiskovalec ne zazna vira svetlobe, to je žarnice in napeljave in (iv) daje svetloba takšna, da poudari barvne značilnosti spelotemov.

Posebno so za opazovalce zanimivi optično vsaj deloma prepustni speleotemi, kot je prikazano na sliki 1, kjer je osvetlitev izvedena z žarnico oz. žarometom 11 iz ozadja in svetloba presveti spelepotom 12. Ozadje 10 ostane neosvetljeno. Za opazovalca je neprijetno, daje žaromet 11 težko prikriti in je njegova neposredna svetloba moteča. Popolnoma nemogoče pa je osvetliti speleoteme, ki v direktni svetlobe žarnice niso prepustni, kot je to prikazano na sliki 2. Medtem, ko je za speleoteme, kot jih prikazuje slika 1, možna poleg že znanih načinov osvetlitve tudi osvetlitev, ki jo navajamo v nadaljevanju, pa lahko osvetlimo speleoteme, kijih prikazuje slika 2 in ki v običajni svetlobi niso prepustni osvetlimo in to ne da bi se soočili s problemi (i)- (iv) le tako, kot je navedeno v opisu rešitve v nadaljevanju. Gostota svetlobnega toka, merjeno v W/površino, je za svetlobo običajnih svetil premajhna in je primerna le za speleoteme z debelino ne več kot 2 cm.

-2Izum bo opisan s pomočjo slik, ki prikazujejo:

Slika 1: Primer običajne direktne osvetlitve za vidno svetlobo prepustnega speleotema.

Slika 2: Levo speleotem slikan pri dnevni svetlobi, desno osvetljen z običajno žarnico na svetlem ozadju.

Slika 3: Tehnična izvedba osvetlitve speleotema z ne zaslonjeno lasersko svetlobo.

Slika 4: Tehnična izvedba osvetlitve speleotema z zaslonjeno lasersko svetlobo.

Slika 5: Tehnična izvedba osvetlitve speleotema z lasersko svetlobo, ki gre do speleotema preko optičnega vlakna.

Med različnimi speleotemi, predvsem tistimi, ki so sestavljeni samo iz kalcita ali aragonita ali kalcijevega sulfata, to je sadre, obstajajo tudi takšni, ki omogočajo razširjanje svetlobe tudi po svojem volumnu kot kaže slika 1 in torej delujejo kot svetlobni vodnik. Da do tega pride, morajo biti fizične dimenzije vsaj v smeri razširjanja svetlobe manjše, kot v drugih smereh in to takšne, da svetloba še preseva skozi. Večina speleotemov, to je stalagmiti in stalaktiti, tega ne dovoljuje kar kaže Slika 2. Najprimernejša osvetlitev, s katero je mogoče doseči, da postane notranjost spleotema takšne vrste vidna, je torej takšna, da se speleotem osvetli le v eni sami točki, z dovolj intenzivno svetlobo določene barve kot kažejo slike 3 do 5. V tem primeru je doseženo, da niti okolica speleotema niti ves speleotem nista osvetljena v celoti, vendar vseeno postaneta vidna. Z običajno belo svetlobo iz žarnic ali s fluorescenčnimi svetili se tega ne da doseči in to kljub temu, da je vpad svetlobe na površino speleotema primemo omejen z ustreznim zaslonom. Gostota svetlobnega toka, merjeno v W/površino, je za svetlobo običajnih svetil premajhna in je primerna le za speleoteme z debelino ne več kot 2 cm.

Vse vrste speleotemov za točkovno osvetlitev niso enako primerne; optično prepustni speleotemi, z visoko razvito kristaliničnostjo, z majhnim številom defektov, ki jih povzroča neenakomerna rast in nalaganje posameznih plasti kalcita ali aragonita so najprimernejši. Svetloba se v takšnih speleotemih razširja brez velikih izgub, prodira globoko v notranjost speleotema, se v njihovi notranjosti zapovrstjo odbija na mejah med kristaliti ter se po vrsti takšnih odbojev ponovno pojavi na površini in s tem osvetli speleotem tako po volumnu, kot tudi po površini.

-3Osvetlitev spelotema z običajno belo svetlobo, ki nima ozkega curka, torej ni kolimirana kot je laserska svetloba, ki vstopa v speleotem le v eni točki, ne vstopa v notranjost speleotema le v eni sami točki in ga zato osvetljuje v celoti.. Nekolimirana svetloba , ki osvetljuje speleotem, osvetli prevelik del njegove površine, pride do odboja oz. sipanja od njegove površine in kar opazimo, je le površina spelotema. Delež direktno v oko opazovalca odbite oz. sipane svetlobe je prevelik, saj ta prevladuje nad tisto, ki se vseeno razširi v njegovo notranjost. Delež tiste svetlobe, ki vstopa v speleotem, je relativno majhen in zato prevlada s površine odbita svetloba. Zato je vidna le površina speleotema, ne pa njegova notranjost. Enakomerna osvetlitev speleotema z običajno svetlobo od zunaj ne omogoča tudi opazovanja tudi njegove notranjosti.

Možnost, ki pa ni dovoljena, da se vidi tudi notranjost speleotema, je osvetlitev iz njegove notranjosti. Vendar to zahteva dovod svetlobe v notranjost spelotema, kar vodi do njegovih poškodb. Uporaba zaslonk v kombinaciji z običajno svetlobo žarnic tudi ne daje rezultatov, saj je intenziteta te svetlobe premajhna in poleg tega pride do že omenjenega sipanja svetlobe le s površine, ne pa iz notranjosti. Zaslonitev svetlobe ni primerna, saj naj okolica ne bila osvetljena, ker to pospešuje rast alg na speleotemih.

Po izumu se zato osvetli speleotem v eni sami točki s kolimirano lasersko svetlobo, ki ima lahko različne valovne dolžine in je različnih barv in to s strani, ki ni vidna s strani opazovalca. Laserska svetloba, ki ima zadosti veliko intenziteto in vpade na speleotem na majhni površini, to je < 5 mm , prednostno < 1 mm , se namreč pretežno razširi v njegovo notranjost, ne da bi prekomerno osvetlila njegovo površino. Razširjanje laserske svetlobe v notranjost spleotema zavisi od njegovih fizičnih dimenzij in notranje strukture - to je velikost kristalitov, mej med njimi, vrste materiala iz katerega je speleotem sestavljen, npr. kalcit ali aragonit, lastna propustnost in lomni količnik z dvolomnostjo, ki je odvisna od nečistoč, to je organskih materialov in oksidov prehodnih kovin, ki dajejo speleotemu barvo, ki je drugačna od bele in kar prikazujeta Sliki 1 in 2. Končni efekt osvetlitve speleotema v eni sami točki s kolimirano lasersko svetlobo ustrezne intenzitete je osvetlitev velikega, če ne že vsega volumna speleotema. Doseženi efekt je različen in ga je potrebno posebej ugotoviti za posamezne speleoteme.

• « b · · • · · · · « ·« · · • · · · » · · ·

-4Na sliki 3 je prikazana osvetlitev po izumu tako, da laser 4, pritrjen na opazovalcu čimmanj viden način oddaja laserski žarek 2 ki zadane speleotem 1. Žarek 2 se v speleotemu 1 razpši na žarke 5 ki izstopajo iz speleotema 1 in opazovalcu pomenijo osvetljitev speleotema 1. Površina na kateri vstopa žarek 2 v speleotem 1 je manjša od 5 mm² , prednostno manjša od 1 mm².

Na sliki 4 je prikazan izvedbeni primer ko je žarek 2 priveden na površino speleotema 1 z optičnim vlaknom 3.

Na sliki 5 je prikazan izvedbeni primer ko je žarek 2 priveden na površino speleotema 1 v zaščitnem ohišju 6.

Osvetlitev speleotemov v kraških jama po izumu je torej značilna po tem, da je izvor kolimirane svetlobe laserski izvor, da svetloba vstopa v speleotom na majhni površini, prednostno velikost do 1 mm² in da je izvor svetlobe gledalcu prikrit. Površina na kateri vstopa laserski žarek v speleotem je manjša od 5 mm , prednostno manjša od 1 mm . Svetloba lahko vstopa v speleotem tudi na več kot eni površini. Laserski izvor je poljubne intenzitete. Laserski izvor po izumu lahko tvori večje število laserjev različnih valovnih dolžin in intenzitete. Pravtako laserski izvor lahko daje zvezno spremenljive valovne dolžine svetlobe.

Osvetlitev je lahko izvedena tudi s pomočjo večjega števila laserskih žarkov, ki so pripeljani do površine speleotema kakorkoli, prednostno s pomočjo optičnih vlaken. Optična vlakna nasploh predstavljajo eno od opcij za dovod laserske svetlobe tako, da žarek ni viden. S tem jev polni meri izkoriščena prednosti točkovne osvetlitve z lasersko svetlobo. Laserska svetloba ima lahko različne barvne dolžine, lahko so uporabljeni tudi barvni laserji, pri katerih se spreminja valovna dolžina zvezno v območju valovnih dolžin vidne svetlobe. S tem se dobijo dodatni optični učinki.

Claims (4)

1. Patentni zahtevki

   1. Osvetlitev speleotemov v kraških jama, označena s tem, da je izvor kolimirane svetlobe laserski izvor, da svetloba kot laserski žarek vstopa v speleotom na vsaj eni površini ki je manjša od 5 mm , prednostno manjša od 1 mm in da je izvor svetlobe gledalcu prikrit.
2. 2. Osvetlitev po zahtevkih 1 in 2, označena s tem, daje laserski izvor poljubne intenzitete.
3. 3. Osvetlitev po predhodnih zahtevkih, označena s tem, da laserski izvor tvori večje število laserjev različnih valovnih dolžin in intenzitete.
4. 4. Osvetlitev po predhodnih zahtevkih, označena s tem, da laserski izvor daje zvezno spremenljive valovne dolžine svetlobe.