آسیب های نورپردازی بر اشیا با ارزش موزه ها

آسیب های نورپردازی بر اشیا با ارزش موزه ها

نورپردازی موزه‌ها و گالری‌ها براساس استانداردها و تکنیک های نورپردازی مدرن مستلزم رعایت اصول مشخصی است. در این مقاله که در سومین همایش بین المللی روشنایی و نورپردازی ایران انتشار یافت به بررسی این اصول خواهیم پرداخت.

بررسی آسیب های نورپردازی بر اشیا با ارزش موزه ها و راهکارهای کاهش تاثیرات نامطلوب آن

تاثیر نور بر دیده شدن و درک ارزش فرهنگی و تاریخی یک اثر هنری انکار ناپذیر است و اصولا نمی توان فضایی را برای نمایش آثار با ارزش بدون در نظر گرفتن نورپردازی ویژه آن متصور شد. اما از آن جایی که نور یک پدیده فیزیکی و حامل انرژی است می تواند در عین حال تاثیرات مخربی را بر آثار با ارزش به جای بگذارد. متاسفانه آسیب های ناشی از نور نظیر بی رنگ شدن، محو شدگی و تغییر رنگ و از شکل افتادگی آثار هنری و تاریخی برگشت ناپذیر هستند و حتی پس از خروج شی از منطقه نوری باقی می مانند، بنابراین حفاظت از آثار با ارزش در برابر این آسیب ها ضروریست. میزان آسیب دیدگی اشیا ناشی از منابع نور طبیعی و مصنوعی بر اساس جنس شی متفاوت است اما به طور ویژه اشیایی که از مواد ارگانیک ساخته شده اند مانند کاغذ، چرم و بافت نسبت به تاثیرات نور حساس تر بوده و علاوه بر آسیب دیدگی فیزیکی و شیمیایی، ساختار آنان نیز دگرگون می گردد. همچنین طیف نور منابع نوری مختلف در میزان آسیبی که وارد می کنند موثر است. هدف این پژوهش بررسی تاثیرات طیف نور، کیفیت و شدت نور و مدت زمان تابش منابع نور مصنوعی بر اشیا با ارزش و آسیبهای ناشی از آن می باشد. همچنین ارایه راهکارهای عملی متناسب با منابع نوری مصنوعی متداول برای نورپردازی موزه ها به منظور حداقل رساندن این آسیب ها با استفاده از آخرین دستاوردهای علمی از دیگر اهداف این نوشتار است.

مقدمه

امروزه چالش اصلی در نورپردازی موزه ها و گالری ها برقراری تعادل بین کیفیت نورپردازی انجام شده و میزان انرژی مصرفی سیستم نورپردازی و روشنایی نصب شده است . و برای نمایش هر یک از آثار هنری تعادلی بین قابلیت دیدن، جذابیت، معرفی اثر و حفاظت از آن باید برقرار باشد.  نورپردازی در موزه ها و گالری ها باید به گونه ای باشد که نمایش خوبی از بافت، رنگ و شکل آثار داشته باشیم و قدمت تاریخی یا مدرن بودن، دوبعدی بودن ( مانند نقاشی ) یا سه بعدی بودن ( مانند مجسمه ) آثار به خوبی قابل تشخیص باشد.  از بازی نور و سایه می توان برای نمایش بهتر آثار با ارزش بهره برد.  پرتوهای نوری ایجاد شده در فضای تاریک شده ی یک موزه یا گالری می تواند توجه بصری بینندگان را روی آثار جلب کند.

ماهیت نور

نور شکلی از انرژی الکترومغناطیسی است که می تواند به شکل امواج یا بسته های مجزای انرژی ( اصطلاحا کوانتوم ) ها در محیط خلا انتشار یابند و یا بسته به شرایط در میان مواد در محیط انتشار یابد. یک بسته ی کوانتومی از فوتون، انرژی نورانی نامیده خواهد شد. اگرچه اغلب مفهوم کوانتومی از نور به طول موج آن اختصاص داده می شود. میزان انرژی هر فوتون برای یک طول موج متناسب با عکس طول موج آن خواهد بود. انرژی فوتون ها را می توان از فرمول زیر( معادله شماره ۱ ) محاسبه کرد (  E انرژی فوتون ) :

( معادله شماره ۱ )

انرژی E در سیستم SI براساس ژول و طول موج بر حسب نانومتر است. اگر مجموع انرژی برخورد کرده بر یک جسم با طول موج معینی را داشته باشیم، می توان تعداد فوتون های آن را از فرمول زیر ( معادله شماره ۲ ) محاسبه کرد:

( معادله شماره ۲ )

مجددا اگر انرژی برحسب ژول و طول موج بر حسب نانومتر باشد. اگر به جای انرژی کل مقدار توان ( نرخ واحد بر ثانیه میزان انرژی تابیده شده بر یک شی ) را داشته باشیم. می توان از فرمول زیر تعداد فوتون ها بر واحد ثانیه را محاسبه کرد:

( معادله شماره ۳ )

در سیستم SI واحد توان وات W است که معادل ژول بر ثانیه خواهد بود. مفاهیم بیان شده از فیزیک عمومی و پایه برای درک بهتر از رابطه ی نور و ماده مطرح شده است. طول موج نشان دهنده طیف مرئی قابل مشاهده برای چشم انسان و مقدار انرژی الکترومغناطیسی هر فوتون است. نورمرئی در طول موج ۴۰۰ نانومتر ( آبی ) تا ۷۰۰ نانومتر ( قرمز ) برای چشم انسان قابل مشاهده است. هرچه طول موج کوتاه تر باشد به فرابنفش نزدیکتر می شود و انرژی فوتون ها در آن بیشتر می شود و برای مقدار مشخصی از انرژی،  تعداد آنها کمتر خواهد شد. و هرچه طول موج ها بلندتر باشد به فروسرخ نزدیکتر شده و انرژی فوتون ها در آن بیشتر می شود و برای مقدار مشخصی از انرژی، تعداد آنها بیشتر خواهد بود. ( تصویر شماره ۱ ) در ادامه به منظور شناخت بهتر طول موج ها به ارائه نظریه ای به عنوان نظریه یکپارچه خواهیم پرداخت. این نظریه که توسط توسط لویی دوبروی و ورنر هایزنبرگ مطرح شده بر دو اصل استوار است:

1. هر عنصر در حال حرکت دارای جرم همراه دارای طول موجی است که از فرمول زیر بدست می آید.

( معادله شماره ۴ )

l طول موج حرکت موجی / h  ثابت پلانکت / m جرم ذره /  v سرعت ذره

2. مشخص کردن همزمان تمام ویژگی های ذرات که طول موج متفاوتی دارند غیر ممکن است.

نظریه الکترومغناطیسی و کوانتومی موج توضیح مناسبی از ویژگی های انرژی تابشی برایمان فراهم ساخته است. که در آن نور به عنوان یک موج الکترومغناطیسی یا یک فوتون در نظر گرفته می شود که توسط پروسه ی الکترونیکی به صورت اشعه تولید خواهد شد. این پروسه برای لامپ های رشته ای به صورت تخلیه الکتریکی در گاز یا یک ماده جامد با برانگیختگی الکترون ها و بازگشتن آنها به حالت پایدار و تولید انرژی از این طریق خواهد بود.

رابطه ی بین نور و ماده

تنها نور جذب شده توسط یک ماده می تواند در آن تغییر فتوشیمیایی ایجاد کند. اما این لزوما بدان معنی نیست که هر نور جذب شده ای در مواد تغییر فتوشیمیایی ایجاد می کند. برای توضیح نحوه ی جذب انرژی نور توسط مواد در نظر گرفتن و شرح مدل کوانتومی نور به شکل فوتون به درک بهتر موضوع کمک خواهد کرد. یک مولکول زمانی یک فوتون را جذب می کند که سطح انرژی آن فوتون نزدیک یا دقیقا معادل سطح انرژی آن مولکول برای انتقال از حالت پایدار به اولین تراز انرژی بر انگیختگی باشد. در این شرایط چند حالت مختلف ممکن است اتفاق بیفتد: مولکول انرژی را دوباره به صورت تشعشعی منتشر کند، انرژی را به صورت گرما هدر دهد، انرژی را به مولکول دیگری منتقل کند، یا همچنین مولکول می تواند با انرژی جذب شده برانگیخته شده و به سطح انرژی بالاتری برود و انرژی باقیمانده را به صورت تششعی ساطع کرده یا به صورت گرما آنرا هدر دهد. و یا پیوند مولکولی آن برانگیخته شده و شکسته بشود . و تنها هنگامیکه پیوند مولکولی برانگیخته شده و شکسته شود امکان تغییر شیمیایی وجود دارد.

چگونه نور آسیب می رساند؟

با توجه به آن چه مطرح شد می توان نتیجه گرفت، اگر انرژی نور تابیده شده به یک شی برای برانگیختگی یک مولکول کافی باشد می تواند منجر به شکستگی پیوند مولکولی آن و در نتیجه آسیب فتوشیمیایی گردد. و فرآیند زوال فتوشیمیایی آغاز بشود. مولکول ها در اشیا متفاوت دارای حداقل میزان انرژی برای شروع واکنش شیمیایی با مولکول های دیگر هستند که به آن انرژی فعال سازی می گویند. مولکول های متفاوت دارای انرژی های فعال سازی متفاوت هستند. اگر انرژی نوری تابیده شده از منبع طبیعی یا مصنوعی نور برابر با انرژی لازم برای برانگیختگی مولکول های یک جسم باشد، واکنش فتوشیمیایی آغاز می گردد. طبق آنچه گفته شد این واکنش می تواند به شکل های متفاوتی نشان داده بشود مانند: گرما، بازتابش نور یا شکست پیوند مولکولی که می تواند مولکول های کوچکتری ایجاد کند و به طور مثال باعث زوال یک کاغذ بشوند. و همچنین این انرژی می تواند آرایش مولکولی جدیدی را به وجود آورد یا از طریق اتم ها به مولکول های دیگر انتقال یابد. یکی از اولین واکنش های فتوشیمیایی اکسیداسیون است که در آن انرژی برانگیختگی مولکولی به مولکول های اکسیژن انتقال می یابند و واکنش فتوشیمیایی را آغاز می کنند. که اگر این فرآیند ادامه پیدا کند در نهایت منجر به نابودی کامل خواهد شد. همانطور که گفتیم هرچه طول موج های یک طیف کوتاهتر باشند انرژی آن طیف بیشتر خواهد شد. ( طیف UV ) این بدان معناست که در تابش طیف های UV  انرژی های فعال سازی بیشتری برای مولکول های مختلف خواهد بود. بنابراین فرآیند فتوشیمیایی با سرعت و قدرت تخریب بیشتری انجام می شود. و هرچه طول موج ها بلندتر و انرژی آنها کمتر باشد ( فروسرخ ) انرژی آغاز برای فرآیند فتوشیمیایی در آنها کمتر است.  اما باید بدانیم که اگرچه این طیف ها مستقیما باعث آغاز فرآیند فتوشیمیایی نمی گردند اما با بالا بردن دمای مولکول ها به طور غیرمستقیم این فرآیند را سرعت می بخشند. پس توجه به طیف های منابع نوری مختلف با توجه به آنچه گفته شدیم نکته ی مهمی در محافظت آثار از نورپردازی خواهد بود.

طیف مریی و نامریی

از آنجا که طیف های UV مخرب و آسیب زا هستند ممکن است به نظر برسد که با حذف آن دیگر نگرانی در مورد تابش منابع نوری از بین خواهد رفت. اما در عمل اینگونه نخواهد بود. و همه ی طول موج ها در آسیب شناسی باید در نظر گرفته بشوند. در عمل به راحتی می توان طیف های UV را از محدوده های مختلف حذف کرد و تغییری هم در آنچه می بینیم حاصل نمی گردد. اما در مورد طیف های مریی این موضوع متفاوت خواهد بود و باید با دقت آن را کنترل کنیم.

بررسی فرآیند آسیب فتوشیمیایی برای اشیا موجود در موزه ها

در محیط موزه ها فرآیند فتوشیمیایی با طیف های UV و طیف هایی با انرژی بالاتر از نورمریی مانند طیف هایی با طول موج ۳۲۰ تا ۵۰۰ نانومتر آغاز می گردد. اشعه های UV تقریبا همواره همراه نور مریی هستند چون این طیف ها توسط نور طبیعی و منابع نوری مصنوعی از قبیل فلوئورسنت ها و هالوژن ها تولید شده و انتشار می یابند. واکنش های فتوشیمیایی به ندرت درکوتاه مدت و به طور مجزی اتفاق می افتند. به طور مثال:

گاهی اوقات ماده ی جدیدی که در اثر واکنش فتوشیمیایی اولیه به وجود آمده است، انرژی کافی برای واکنش مجدد با ماده ی اصلی و ایجاد واکنش فتوشیمیایی دیگری در آینده را دارد.  که آنرا واکنش زنجیره ای می نامند در این حالت نور نه تنها عامل آسیب به طور مستقیم خواهد بود بلکه به طور غیرمستقیم نیز با ایجاد واکنش زنجیره ای در آسیب فتوشیمیایی تاثیرگذار است. و اگر هنگامیکه واکنش زنجیره ای آغاز می گردد همچنان تابش نور ادامه داشته باشد، سرعت واکنش زنجیره ای و در نتیجه سرعت تخریب اثر بیشتر خواهد شد.

لذا ذکر این نکته حائز اهمیت است که میزان آسیب تنها به طور موج نور وابسته نیست، بلکه شدت و زمان نور تابیده شده بر اثر نیز در این میزان تاثیرگذار خواهد بود. و باید بدانیم برخی از این واکنش ها بعد از این که شی دیگر در معرض تابش نیست هم ادامه پیدا خواهند کرد.

یا حتی وقتی شی را در مکان تاریکی قرار دهیم همچنان این واکنش ها ادامه پیدا خواهند کرد. در واقع آسیب های نور ادامه دار است.

در ادامه نمونه هایی از تخریب فتوشیمیایی آثار را بررسی خواهیم کرد:

محو شدن و تغییر رنگ آثار ، از بین رفتن و محو شدن نقاشی های آبرنگی ، زردشدن کاغذها ، شکننده شدن کاغذها ، تخریب پارچه ها و از بین رفتن رنگ آنها، تغییرات در نقاشی های رنگ روغن

در ادامه راهکارهای عملی جلوگیری و کاهش این آسیب ها بررسی می شود.

برای مطالعه‌ی کامل مقاله‌ی فوق را از لینک زیر دانلود نمایید

فایل کامل مقاله قابل دسترس است: بررسی آسیب های نورپردازی نهایی