8247

Основи використання оптичного випромінювання в сільськогосподарському виробництві

Контрольная

Лесное и сельское хозяйство

Основи використання оптичного випромінювання в сільськогосподарському виробництві Природа оптичного випромінювання. Основні поняття та визначення. Фотобіологічна дія оптичного випромінювання. Основні оптичні величини і одиниці вимі...

Украинкский

2013-02-07

86 KB

38 чел.

Основи використання оптичного випромінювання в сільськогосподарському виробництві

  1.  Природа оптичного випромінювання. Основні поняття та визначення.
  2.  Фотобіологічна дія оптичного випромінювання.
  3.  Основні оптичні величини і одиниці вимірювання.
  4.  Прилади для вимірювання оптичного випромінювання

Метою дисципліни «Електроосвітлення та опромінення» є навчити майбутніх спеціалістів технічно грамотно застосовувати оптичне випромінювання в сільськогосподарському виробництві - тваринництві, птахівництві, рослинництві. Правильне і грамотне застосування освітлювальних і опромінювальних установок може підвищити продуктивність праці на 5-10 %, продуктивність тварин - на 8- 15 %, дати високі врожаї в теплицях.

Оптичне випромінювання по своїй природі відноситься до електромагнітних коливань. Коливання з довжиною хвилі від 1 нм до 10000 нм називається оптичним випромінюванням і поділяється на 3 зони:

  1.  Видиме випромінювання, це таке, яке може викликати зорове відчуття людини і воно знаходиться в діапазоні довжини хвиль 380-760 нм.
  2.  УФ-випромінювання - це невидиме випромінювання (ультра - по латині -за) воно знаходиться за видимим випромінюванням в діапазоні довжини хвиль 200-380 нм.
  3.  ІЧ-випромінювання - це невидиме випромінювання (інфра - по латині -попереду) знаходиться попереду видимого випромінювання в діапазоні довжини хвиль 760-10000 нм.

Розглянемо більш детально оптичне випромінювання на наступному рисунку.


Рисунок 1 Спектри оптичного випромінювання

Як видно із приведених цифр, видиме випромінювання займає вузеньку полоску в спектрі оптичного випромінювання, але саме воно відіграє вирішальну роль життєдіяльності людини, так як забезпечує можливість орієнтуватись в просторі, розрізняти кольори предметів, які знаходяться поряд, виконувати певні технологічні операції.

Продукти харчування рослинного і тваринного походження, енергоресурси (вугілля, газ нафта) це результат дії видимого випромінювання Сонця на нашу планету за рахунок фотосинтезу, який проходить безперервно на Землі в зелених рослинах.

Покажемо на рис. криву випромінювання сонця. Ця крива показує, що видиме випромінювання Сонця неоднорідне, хоча воно створює відчуття білого світла. Оскільки спектр Сонця суцільний, кольори, які складають видиме випромінювання плавно переходять один в другий. Умовно можна виділити 8 умовних кольорів, хоча необхідно зазначити, що очі людини можуть розрізняти більше 150 кольорів і відтінків.

В таблиці 1 приведено вісім умовних кольорів і орієнтовні довжини хвиль.


Таблиця 1 - Умовні кольори і орієнтовні довжини хвиль

Довжина хвилі, нм

Колір

Довжина хвилі, нм

Колір

380-450

Фіолетовий

550-575

Жовто-зелений

450-480

Синій

575-585

Жовтий

480-510

Голубий

585 - 620

Оранжевий

510-550

Зелений

620 - 760

Червоний

Очі людини можуть сприйняти мінімальну освітленість 0,1 Лк (це місячне сяйво). Максимальна освітленість до якої можуть пристосуватись очі складає 100000 лк. При низькій освітленості очі працюють в режимі нічного зору за рахунок функцюювання палочкових елементів, при високій освітленості очі людини працюють в режимі денного зору за рахунок колбочкових елементів сітчатої оболочки ока. При переході освітленості з нічної на денну, або на оборот очі людини працюють режимі сутінок.

Механізм виникнення оптичного випромінювання

Елементарні частинки речовини (атоми, молекули) знаходяться звичайно в стані енергетичної рівноваги. Позитивний заряд ядра атому зрівноважується негативним зарядом електронів, які обертаються довкола ядра атому. Але при певних збудженнях проходить процес віддалення електрона від ядра атому, який потребує затрат енергії, на вищі орбіти. Електрони, які тимчасово віддалені від ядра атому при певних збудженнях, знову повертаються у свої стійкі орбіти, при цьому вони випускають надлишкову енергію у вигляді оптичного випромінювання. Дана енергія отримала назву кванта-енергія, тобто енергій, яка розділена на порції, кванти. А кванти оптичного випромінювання називають фотонами.

2. Фотобіологічна дія оптичного випромінювання

Енергія оптичного випромінювання безпосередньо діє на людей, тварин, рослин, мікроорганізми та інші приймачі. Існують наступні основні види фотобіологічної дії:


  1.  Світлова дія - виражається в зоровому відчутті людини і дозволяє орієнтуватись в просторі.

Фотосинтез - поглинання рослинами видимого і УФ випромінювання.

Фотоперіодична дія - чередування і тривалість освітлення і темноти

  1.  Терапевтична дія - опромінення людей тварин, птиці дозованою кількістю УФ, ІЧ і видимого опромінювання, що призводить до покращення обмінних речовин, опору до зменшення захворювань.

Бактерицидна дія - викликає знищення бактерій.

  1.  Мутагенна дія - тривала дія на рослини, тварини УФ опроміненням, яке призводить до спадкоємних змін, (виведення нових сортів).

3. Основні світлові величини і одиниці вимірювання

До основних світлових величин відносяться :

1. Світловий потік - це кількість променевої енергії, яка випромінюється

джерелом світла в одиницю часу.

                                              

        де Ф - світловий потік випромінювання, Вт

             - променева енергія випромінювання за певний час

              - проміж уток часу випромінювання.

За одиницю світлового потоку прийнято Люмен. Експериментально

встановлено, що , тобто, випромінювання в 1 Вт при довжині хвилі 555

нм складає 683 лм світлового потоку.. Число 683 називають світловим еквівалентом потужності. Тобто число 683 лм/Вт - це є максимальне значення відчуття «середнього ока людини».

2. Сила світла - це відношення світлового потоку до телесного кута з

вершиною в точці розміщення випромінювача.

де - телесний кут випромінювання. Одиницею сили світла є кандела  


300 нм

Фотосинтез                                                     750 нм

Фф - Фіт (Фіти)                     Фітометр

Еф - Фіт/м2

Іф - Фіт/стериідан                 фоторезистор

                             дрлф

1нм

200нм

280нм

315нм

380нм

760нм            1 мм

ВУФ

УФ-С

УФ-В

УФ-А

Видиме

ІЧ

Бактерицидна дія

Вітальна дія

Вітальна дія

Світлова дія

Теплова дія

Фб-Бк (бакти)

Еб -Бк/м2

Iб - Бк/стер.

Фв-Віт (Віти)

Ев -Віт/м2

-Віт/стер.

Фв-Віт (Віти)

Ев -Віт/м2

-Віт/стер.

Ф - Лм (люмен) Е- Лк (люкси)

І- Кд (кандела)

Ф-  Вт

Е - Вт/м2

І - Вт/стер.

Бакметр

ерметр

ерметр

люксметр

Ікметр

фоторезистор

фотодіод

фотодіод

Селеновий фотоелемент

термопара

ДБ-30

ДРТ-400

ЛЭ

ЛР, КГ, ЛБ,ЛЕ,ЛД, ДРЛ,ДРИ,ДНаТ, ДКсТЛ, ДКсТВ

ИКЗ, ИКЗК


3.Освітленість - це відношення світлового потоку до площі поверхні

         Вимірюється в люксах .

4. Вимірювання оптичного випромінювання

Оптичне випромірювання може бути виміряно тоді, коли воно поглинається яким небудь тілом і перетворюється в інший вид енергії: теплову , електричну, хімічну.

На практиці більш широке застосування отримала теплова і фотоелектрична дія. Для вимірювання тепла широке застосування знайшли балометри. Балометр, це пристрій в якому чутливим елементом є первинний перетворювач виготовлений із міді, платини, нікеля. Принцип дії таких датчиків засновано на зміні опору первинного перетворювача. Тобто при зміні температури тіла змінюється опір первинного перетворювача. Балометри дозволяють проводити вимірювання зміни температури до °С.

Електричні приймачі перетворюють енергію випромінювання в електричну за рахунок фотоефекту. До них відносяться фоторезистори, фотодіоди, фото транзистори. їхній принцип дії засновано на внутрішньому фотоефекті. Тобто енергія оптичного випромінювання переводить електрони матеріалу в вільний стан, що збільшує проводимість матеріалу.

Люксметри призначені для вимірювання освітленості. Складаються із селенового фотоелемента, який знаходиться в ручці і мікроамперметра, який проградуйовано в одиницях люксах.

Принцип дії селенового фотоелемента основано на тім, що під дією світла в фотоелементі виникає електричний струм.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

34717. Теория Маслоу. Виды благ. Факторы производства. Безграничность потребностей и ограниченность ресурсов 32.36 KB
  Он выделял пять групп потребностей: физиологические потребности в пище воде одежде жилье отдыхе воспроизведении рода; потребности в безопасности защита от преступников и внешних врагов защита от нищеты и помощь при болезнях комфорт постоянство условий жизни; социальные потребности в любви дружбе общении с людьми; потребности в уважении со стороны других людей и самоуважении достижение успеха служебный рост; потребности в самореализации реализация своих целей способностей развитие собственной личности. По...
34718. История развития метрологии в России 23.6 KB
  Метрология в древнем мире и в средние векаПотребность в измерениях возникла в незапамятные времена.Многие меры имели антропометрическое происхождение или были связаны с конкретной трудовой деятельностью человека.Древнее происхождение имеют и естественные меры. Первыми из них получившими повсеместное распространение стали меры времени.
34719. Античная система мер и весов 20.09 KB
  Первоначально видимо возникли меры длины. Меры длины палец 185 см 1 12 целого 246 см ладонь 739 см ступня 2962 см локоть 463 см двойной шаг 148 м день пути 28 725 м Меры площади югер 25233 м 10 000 квадратных футов 876 м арура 50 квадратных футов 438 м Меры объёма Котила античная единица измерения ёмкости равная 0275 литра. Хус античная единица измерения ёмкости равная 324 литра Меры объёма сыпучих тел медимн четверик 525 л модий четверик 874 л Меры объёма жидких тел метрет...
34720. Основные особенности развития системы мер в средневековой Западной Европе 19.29 KB
  Характерной чертой ее было понятие целого s базовой единицы измерения. Такой принцип унифицировал способы измерения облегчал установление соответствий между линейными квадратными и кубическими мерами. Для измерения больших земельных массивов применялись такие меры как центурии 200 югеров 50377 га и сальтус 4 центурии или 2015 га. Меры измерения объема жидких и сыпучих тел исчислялись несколько поиному.
34721. Меры веса и объема Древнерусского государства 15.12 KB
  Меры веса были очень разнообразны т. Равнялся 10 пудам1638 кг Пуд был наиболее ходовой мерой и равнялся 1638 кг Гривна употреблялась и как мера веса и как денежная единицаслиток серебра весом 400г Гривна весоваяпримерно 40 г серебра Меры объёма: основная мера объёма жидкостей была ведро= 1 40 бочки=10 кружек. Бочка как мера жидкостей применялась в основном в процессе торговли с иностранцами которым запрещалось вести розничную торговлю вином на малые меры.
34722. Измерение длины, расстояния и площади Древнерусского государства 15.32 KB
  существовало 3 вида сажени: Простаярасстояние по прямой между большими пальцами вытянутых в стороны рук=152см Маховаярасстояние по прямой между средними пальцами вытянутых в стороны рук=176см Косаярасстояние от ступни до конца пальцев противоположной руки вытянутой по диагонали. Следующей мерой длины был локотьрасстояние по прямой от локтевого сгиба до конца вытянутого среднего пальца4751см или одна треть сажени.это расстояние между концами вытянутых пальцев по прямой 1 8 сажени. Пядь малая 1819смрасстояние между большим пальцем и...
34723. Денежная система Древнерусского государства 15.01 KB
  происходит дальнейшее усложнение денежной системы. общерусская денежновесовая система как бы разделилась на две местные системы северную и южную. В основу северной системы была положена норма веса принятая в торговле с Западной Европой. Гривна этой системы равнялась 5119 г серебра и являлась древнейшим элементом возникше.
34724. Мера веса и объема в удельных княжествах 12.94 KB
  Основными мерами веса являлись большая96 золотников и малая48 золотников гривенка. В новгородских летописях появляется новая единица весапочка служившая при взвешивании благородных металлов и драгоценных камней. Продолжают употребляться крупные единицы весаберковец равный 10 пудам; пуд; а так же новая мера капь=4 пудам= 65.
34725. Изменение единиц площади, длины и расстояния в удельных княжествах 15.91 KB
  Сохраняется старое деление крупных единиц на мелкие: локоть или стопа = 2 пядям или ногам; сажень = 4 локтям = 8 пядям.и сажень в 174 см. Малой пяди в 19 см соответствовал локоть в 38 см й сажень в 152 см. Помимо указанных размеров саженей локтей и пядей в употреблении была и сажень в 216 см образовавшаяся на основании пяди с кувырком в 27 см1.