На рисунке показана конструкция сенсора для измерения давления света, разработанная...

На рисунке показана конструкция сенсора для измерения давления света, разработанная П. Н. Лебедевым. Экспериментатор надежно фиксировал перемещение светового "зайчика", отраженного от зеркальца 3, по линейной шкале отсчета на расстояние 0,5 мм. Учтите, что при закручивании нити на угол $\alpha$ отраженный от зеркальца луч поворачивается на угол $2\alpha$ .

1 - слюдяные "крылышки"; 2 - кварцевая нить; 3 - легкое зеркальце; 4 - вакуумный стеклянный колпак; 5 - станина, защищенная от вибраций.

Рассчитайте, на какое расстояние перемещался световой "зайчик" при упругом закручивании нити на 1 угловую минуту, если экран со шкалой был установлен на расстоянии 5 м от зеркальца.

На рисунке показана конструкция сенсора для измерения давления света, разработанная П. Н. Лебедевым. Экспериментатор надежно фиксировал перемещение светового "зайчика", отраженного от зеркальца 3, по линейной шкале отсчета на расстояние 0,5 мм. Учтите, что при закручивании нити на угол $\alpha$ отраженный от зеркальца луч поворачивается на угол $2\alpha$ .

Каково расстояние от зеркальца до экрана со шкалой, если световой "зайчик" при упругом закручивании нити на 2 угловые минуты переместился на расстояние 5 мм?

В задаче использованы следующие обозначения: n_c - показатель преломления стеклянной основы съемного рецепторного чипа; n_П - показатель преломления стекла оптической призмы; n_і - показатель преломления иммерсионной жидкости. Напомним также формулу Френеля для коэффициента отражения -поляризованного света от границы раздела двух оптических сред:

$r_{}=\tg^2 (\varphi - \chi)/ \tg^2 (\varphi +\chi)$

где $\varphi$ - угол падения света на границу раздела сред; $\chi$ - угол преломления света.

Угол падения света на рабочую область съемного рецепторного чипа должен быть равен $\theta = 62°$ . Рассчитайте суммарный коэффициент отражения света от границ раздела оптических сред, если n_c = 1,6; n_П = 1,52; n_і = 1,59 .

В задаче использованы следующие обозначения: n_c - показатель преломления стеклянной основы съемного рецепторного чипа; n_П - показатель преломления стекла оптической призмы; n_і - показатель преломления иммерсионной жидкости. Напомним также формулу Френеля для коэффициента отражения -поляризованного света от границы раздела двух оптических сред:

$r_{}=\tg^2 (\varphi - \chi)/ \tg^2 (\varphi +\chi)$

где $\varphi$ - угол падения света на границу раздела сред; $\chi$ - угол преломления света.

Угол падения света на рабочую область съемного рецепторного чипа должен быть равен 64°. Рассчитайте суммарный коэффициент отражения света от границ раздела оптических сред, если n_c = 1,6; n_П = 1,52; n_і = 1,55 .

С использованием серийного операционного усилителя составлена схема высокостабильного неинвертирующего усилителя сигналов, изображенная на рисунке. Для уменьшения влияния изменений температуры резисторы R_1 и R_2 выполнены из одного и того же материала.

Рассчитайте коэффициент усиления схемы по напряжению, если R_1 = 2,0 кОм и R_2 = 510 кОм .

В задаче использованы следующие обозначения: n_c - показатель преломления стеклянной основы съемного рецепторного чипа; n_П - показатель преломления стекла оптической призмы; n_і - показатель преломления иммерсионной жидкости. Напомним также формулу Френеля для коэффициента отражения -поляризованного света от границы раздела двух оптических сред:

$r_{}=\tg^2 (\varphi - \chi)/ \tg^2 (\varphi +\chi)$

где $\varphi$ - угол падения света на границу раздела сред; $\chi$ - угол преломления света.

Угол падения света на рабочую область съемного рецепторного чипа должен быть равен 63°. Рассчитайте суммарный коэффициент отражения света от границ раздела оптических сред в случае, когда показатель преломления призмы больше, чем у стеклянной подложки чипа. (n_c = 1,56; n_П = 1,62; n_і = 1,60) .

Интенсивность красного света, прошедшего сквозь зеленый лист растения,

$I_П^{(K)}=I_0^{(K)} (1-R) | \alpha \exp (-k_{ПХ} C_П - K_{РПФ}^{(K)} d) + (1- \akpha) \exp (-K_{РФП}^{(K)} d)$

а интенсивность прошедшего инфракрасного света (в опорном канале)

$I_П^{(ИК)}=I_0^{(ИК)} (1-R) \exp (-K_{РПФ}^{(ИК)} d)$

Здесь $К_{РФП}^{(К)}$ и $К_{РФП}^{(ИК)}$ - фоновые коэффициенты ослабления света в красном и в инфракрасном интервалах спектра; $I_0^{(К)}$ и $I_0^{(ИК)}$ - интенсивности первичного пучка в этих интервалах; R - коэффициент отражения света от поверхности листка; $\alpha$ - доля поверхности листка, перекрываемая хлоропластами; $k_{ПХ}$ - удельный коэффициент поглощения света хлорофиллом; с_П - поверхностная концентрация хлорофилла; - толщина листка. Принимая, что $К_{РФП}^{(ИК)} \approx К_{РФП}^{(К)} , I_0^{(ИК)} = I_0^{(К)}$ и $k_{ПХ}= 0,75 см^2/мг$ :

Вычислите отношение спектральных интенсивностей красного и инфракрасного света, прошедших сквозь лист растения, если $\alpha= 0,95$ и концентрация хлорофилла 4 мг/см2

Интенсивность красного света, прошедшего сквозь зеленый лист растения,

$I_П^{(K)}=I_0^{(K)} (1-R) | \alpha \exp (-k_{ПХ} C_П - K_{РПФ}^{(K)} d) + (1- \akpha) \exp (-K_{РФП}^{(K)} d)$

а интенсивность прошедшего инфракрасного света (в опорном канале)

$I_П^{(ИК)}=I_0^{(ИК)} (1-R) \exp (-K_{РПФ}^{(ИК)} d)$

Здесь $К_{РФП}^{(К)}$ и $К_{РФП}^{(ИК)}$ - фоновые коэффициенты ослабления света в красном и в инфракрасном интервалах спектра; $I_0^{(К)}$ и $I_0^{(ИК)}$ - интенсивности первичного пучка в этих интервалах; R - коэффициент отражения света от поверхности листка; $\alpha$ - доля поверхности листка, перекрываемая хлоропластами; $k_{ПХ}$ - удельный коэффициент поглощения света хлорофиллом; с_П - поверхностная концентрация хлорофилла; - толщина листка. Принимая, что $К_{РФП}^{(ИК)} \approx К_{РФП}^{(К)} , I_0^{(ИК)} = I_0^{(К)}$ и $k_{ПХ}= 0,75 см^2/мг$ :

Вычислите отношение спектральных интенсивностей красного и инфракрасного света, прошедших сквозь лист растения, если концентрация хлорофилла в нём составляет 4 мг/см2 и $\alpha = 0,9$ .

Интенсивность красного света, прошедшего сквозь зеленый лист растения,

$I_П^{(K)}=I_0^{(K)} (1-R) | \alpha \exp (-k_{ПХ} C_П - K_{РПФ}^{(K)} d) + (1- \akpha) \exp (-K_{РФП}^{(K)} d)$

а интенсивность прошедшего инфракрасного света (в опорном канале)

$I_П^{(ИК)}=I_0^{(ИК)} (1-R) \exp (-K_{РПФ}^{(ИК)} d)$

Здесь $К_{РФП}^{(К)}$ и $К_{РФП}^{(ИК)}$ - фоновые коэффициенты ослабления света в красном и в инфракрасном интервалах спектра; $I_0^{(К)}$ и $I_0^{(ИК)}$ - интенсивности первичного пучка в этих интервалах; R - коэффициент отражения света от поверхности листка; $\alpha$ - доля поверхности листка, перекрываемая хлоропластами; $k_{ПХ}$ - удельный коэффициент поглощения света хлорофиллом; с_П - поверхностная концентрация хлорофилла; - толщина листка. Принимая, что $К_{РФП}^{(ИК)} \approx К_{РФП}^{(К)} , I_0^{(ИК)} = I_0^{(К)}$ и $k_{ПХ}= 0,75 см^2/мг$ :

Вычислите концентрацию хлорофилла в листке растения, если соотношение спектральных интенсивностей красного и инфракрасного света, прошедших сквозь лист растения, составляет 1:9 и $\alpha= 0,9$ .

Напомним, что число Авогадро $N_A = 6*10^{23}$ (число молекул в 1 моле вещества); постоянная Планка $h = 6,626*10^{-34}$ Дж*с; скорость света в вакууме с = 3*10^8 м/с.

Рассчитайте, какую квантовую интенсивность света на поверхности листка растения создает светодиод с мощностью излучения 0,6 мВт в телесный угол 0,46 стерадиана на длине волны 470 нм, если он расположен на расстоянии 7 мм от листка.

Интеллектуальные сенсоры