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

37 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

16460. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ СИСТЕМЫ МЕЖДУНАРОДНОГО ПУБЛИЧНОГО ПРАВА 130 KB
  14 Лекция N 1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ СИСТЕМЫ МЕЖДУНАРОДНОГО ПУБЛИЧНОГО ПРАВА 1. Понятие сущность и функции международного права. 2. Источники и процесс международного правотворчества. 3. Основные международноправовые принципы и другие ...
16461. ЭТАПЫ СТАНОВЛЕНИЯ МЕЖДУНАРОДНОГО ПРАВА И ЕГО НАУКИ 107.5 KB
  11 Лекция N2. ЭТАПЫ СТАНОВЛЕНИЯ МЕЖДУНАРОДНОГО ПРАВА И ЕГО НАУКИ. 1. Периодизация и предыстория международного права. 2. Возникновение международного права на рубеже средневековья и Нового времени. 3. Классическое международное право. 4. Переход
16462. МЕЖДУНАРОДНАЯ ПРАВОСУБЪЕКТНОСТЬ 125.5 KB
  13 Лекция N3.МЕЖДУНАРОДНАЯ ПРАВОСУБЪЕКТНОСТЬ. 1. Государства основные субъекты международного права. 2. Институты международноправового признания и правопреемства. 3. Международная правосубъектность государствоподобных образований наций и наро
16463. ПРАВО ВНЕШНИХ СНОШЕНИЙ 172.5 KB
  19 Лекция № 6. ПРАВО ВНЕШНИХ СНОШЕНИЙ. 1. Основные понятия дипломатического и консульского права. 2. Дипломатическое право. 3. Консульское право. 1. Дипломатическое и консульское право право внешних сношений можно определить как отрасль междунар...
16464. ПРАВО МЕЖДУНАРОДНЫХ ОРГАНИЗАЦИЙ И КОНФЕРЕНЦИЙ 67 KB
  6 Лекция № 7. ПРАВО МЕЖДУНАРОДНЫХ ОРГАНИЗАЦИЙ И КОНФЕРЕНЦИЙ. 1. Понятие классификация правовая природа и структура международных организаций. 2. Организация Объединенных Наций и другие важнейшие международные организации. 3. Подготовка и правила про
16465. ОБЕСПЕЧЕНИЕ МЕЖДУНАРОДНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ 99 KB
  11 Лекция № 8. ОБЕСПЕЧЕНИЕ МЕЖДУНАРОДНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ 1. Понятие и система международной безопасности. 2. Мирное урегулирование международных споров. 1. На всем протяжении человеческой истории чрезвычайную актуальность имела проблема недопущени...
16466. МЕЖДУНАРОДНОЕ ГУМАНИТАРНОЕ ПРАВО 93 KB
  Лекция № 9. МЕЖДУНАРОДНОЕ ГУМАНИТАРНОЕ ПРАВО. 1. Понятие и источники международного гуманитарного права. 2. Права человека: понятие классификация и стандарты в международном праве. 3. Система межгосударственного сотрудничества в области прав человека. 1. Нормы ме...
16467. МЕЖДУНАРОДНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ И МЕЖДУНАРОДНОЕ УГОЛОВНОЕ ПРАВО 72 KB
  Лекция № 10. МЕЖДУНАРОДНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ И МЕЖДУНАРОДНОЕ УГОЛОВНОЕ ПРАВО. 1. Ответственность в международном праве. 2. Понятие особенности и правовая природа международного сотрудничества в борьбе с преступностью. 3. Преступления имеющие международный уголовный...
16468. Важнейшие подотрасли международного публичного права 44 KB
  Лекция. Важнейшие подотрасли международного публичного права. 1. Международное морское право. 2. Международное воздушное право. 3. Международное космическое право. 1. Международное морское право совокупность норм международного права регулирующих отношения ме...