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

21498. ИСКУССТВЕННАЯ И ВСПОМОГАТЕЛЬНАЯ ВЕНТИЛЯЦИЯ ЛЕГКИХ 77 KB
  В частности содержание газов в крови не определяли в 5863 случаев во время интенсивной терапии мониторинг вентиляции и оксигенации не применяли в 5874 случаев. Если исследовали содержание газов в крови то часто не было интерпретации их и соответствующей коррекции респираторной терапии: при тяжелой гипокапнии РаСО2 снижалось иногда до 16 мм рт. аппарата ИВЛ Vi и выдыхаемого больным Ve л мин; частота дыхания аппарата больного Fi Fe мин1; давление в системе аппаратбольной Ppeк Pmen PEEP; отношение продолжительность...
21500. Интенсивная терапия травматического и ожогового шока 146 KB
  Определение патогенез шока. Но он всегда проявляется расстройствами кровообращения на тканевом уровне в виде кризиса микроциркуляции и эти нарушения косвенно отражаются на клинических проявлениях шока. Характерным для шока является возрастание активности симпатоадреналовой системы что проявляется тахикардией но иногда высокая симпатоадреналовая активность может быть завуалирована действием основного фактора гистамина при анафилактическом шоке сердечной блокады в результате повреждения проводящей системы тампонады перикарда.
21501. ИНФЕКЦИОННЫЕ ОСЛОЖНЕНИЯ У ПОСТРАДАВШИХ С ТЯЖЕЛОЙ МЕХАНИЧЕСКОЙ ТРАВМОЙ И БОЛЬНЫХ ХИРУРГИЧЕСКОГО ПРОФИЛЯ (Антибактериальная профилактика и химиотерапия) 116.5 KB
  Успехи достигнутые современной хирургией и в частности хирургией повреждений позволили существенно снизить вероятность развития инфекционных осложнений связанных с первичной контаминацией раны. Этиологическая структура возбудителей инфекционных осложнений Структура возбудителей инфекционных осложнений определяется следующими основными факторами: эволюцией микроорганизмов и приобретением ими резистентности к антибактериальным препаратам; путями передачи возбудителя Изменения структуры возбудителей инфекционных осложнений у пострадавших с...
21502. ИНФУЗИОННО-ТРАНСФУЗИОННАЯ ТЕРАПИЯ ПРИ КРИТИЧЕС 24.5 KB
  Влияние инфузионной терапии на организм. Методы и техника проведения инфузионной терапии. Техническое обеспечение инфузионной терапии. Осложнения инфузионной терапии.
21503. Инфузионно-трансфузионная терапия при критических состояниях 136 KB
  Ее развитие определялось прежде всего уровнем научных разработок по изучению электролитного состава крови для поддержания ионного равновесия плазмы придания ей коллоидных и питательных свойств и создания в конечном итоге оптимальных по составу кровезамещающих растворов пригодных для терапии тех или иных заболеваний. Поэтому в это время появляются ряд новых препаратов созданных на основе солевых растворов с добавлением гомогенной или обработанной физическими или химическими методами гетерогенной плазмы крови жидкость Петрова сыворотка...
21504. Коррекция нарушений водно-солевого обмена 263 KB
  Скорость внутривенного введения К не более 20 ммоль ч 1 г КCl соответствует 136 ммоль К; при более быстром введении возникает опасность остановки сердца. Концентрация Na в плазме крови становится выше 147 ммоль л точно отражает дефицит свободной воды.массу тела кг 142 где сNaпл концентрация Na в плазме крови больного ммоль л; 142 концентрация Na в плазме крови ммоль л в норме; 06 60 содержание всей воды в организме по отношению к массе телал. Изотоническая дегидратация означает истинный дефицит Na в организме так как...
21505. ИНЖЕНЕРНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ И МЕТРОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ АППАРАТОВ ИСКУССТВЕННОЙ ВЕНТИЛЯЦИИ ЛЕГКИХ И ИНГАЛЯЦИОННОГО НАРКОЗА 183 KB
  ЦЕЛЕВОЕ НАЗНАЧЕНИЕ ЛЕКЦИИ: представить данные свидетельствующие значимость проблемы инженернотехнического и метрологического обеспечения средств измерений аппаратов ИВЛ ИН; ознакомить слушателей с необходимостью срочного решения проблемы в лечебных учреждениях; представить основные пути совершенствования инженернотехнического и метрологического обеспечения средств измерений аппаратов ИВЛ ИН; ознакомить с протоколом действий Метрологической проверки средств измерений аппаратов ИВЛ ИН. Состояние инженернотехнического и...
21506. Структурно-функциональные связи легких, воздухоносных путей и паренхимы легких 226 KB
  Структурнофункциональные связи легких воздухоносных путей и паренхимы легких 1.1 Структура воздухоносных путей паренхимы легких Механика дыхания Распределение вентиляции 2. Легочное кровообращение и его отношение к вентиляции Легочное кровообращение Вентиляционноперфузионные отношения Обмен газов и их транспорт Обмен газов в легких Транспорт газов к периферическим тканям и в обратном направлении Регуляция дыхания Основная функция легких обмен газов: поглощение кислорода из окружающей среды удаление из организма двуокиси кислорода....