Напомним, что число Авогадро (число молекул в 1 моле...

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.

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 соответствие между квантовыми и энергетическими единицами интенсивности света для светодиодов, излучающих свет со средней длиной волны 430 нм.

В этой задаче использованы следующие обозначения: - размер излучающей области источника света; - фокусное расстояние коллимационной линзы; $\lambda$ и $\Delta \lambda$ - длина волны и полуширина спектральной полосы излучения; S_Ф - размер отдельного фотодетектора в плоскости отражения; - путь, который проходит свет от вершины расходящегося пучка света до линейки фотодетекторов. Сделайте расчеты, касающиеся физической разрешающей способности ППР сенсоров.

Рассчитайте физическую угловую разрешающую способность в оптической схеме ППР сенсора с параллельным пучком света, в котором используется светодиод с s = 0,3 мм , излучающий свет с длиной волны 750 нм и $\Delta \lambda = 16 нм$ , при f = 36 мм , а ППР наблюдается под углом 64°

Интенсивность красного света, прошедшего сквозь пластинки с хлоропластами,

$I_x=I_0 (1-R)\alpha \exp (-k_{ПХ}C_П-K_{РПФ} d)$

а интенсивность света, прошедшего сквозь сосудистую сеть листка,

$I_c=I_0(1-R)(1-\alpha) \exp(-K_{РПФ}d)$

Здесь I_0 - интенсивность первичного пучка красного света; - коэффициент отражения света от поверхности листка; $\alpha$ - доля поверхности листка, перекрываемая хлоропластами; $К_{РФП}$ - коэффициент ослабления света из-за рассеяния и фонового поглощения всеми другими компонентами ткани листка, кроме хлорофилла; $k_{ПХ}$ - удельный коэффициент поглощения света хлорофиллом; с_П - поверхностная концентрация хлорофилла; - толщина листка. Принять, что $\alpha = 0,9$ и $k_{ПХ}= 0,75 см^2/мг$ .

Вычислите отношение интенсивностей красного света, прошедшего сквозь сосудистую сеть листка и сквозь пластинки с хлоропластами, если концентрация хлорофилла в них составляет 1,5 мг/см2.

Интенсивность красного света, прошедшего сквозь пластинки с хлоропластами,

$I_x=I_0 (1-R)\alpha \exp (-k_{ПХ}C_П-K_{РПФ} d)$

а интенсивность света, прошедшего сквозь сосудистую сеть листка,

$I_c=I_0(1-R)(1-\alpha) \exp(-K_{РПФ}d)$

Здесь I_0 - интенсивность первичного пучка красного света; - коэффициент отражения света от поверхности листка; $\alpha$ - доля поверхности листка, перекрываемая хлоропластами; $К_{РФП}$ - коэффициент ослабления света из-за рассеяния и фонового поглощения всеми другими компонентами ткани листка, кроме хлорофилла; $k_{ПХ}$ - удельный коэффициент поглощения света хлорофиллом; с_П - поверхностная концентрация хлорофилла; - толщина листка. Принять, что $\alpha = 0,9$ и $k_{ПХ}= 0,75 см^2/мг$ .

Вычислите отношение интенсивностей красного света, прошедшего сквозь сосудистую сеть листка и сквозь пластинки с хлоропластами, если концентрация хлорофилла в них составляет 3 мг/см2.

Интенсивность красного света, прошедшего сквозь пластинки с хлоропластами,

$I_x=I_0 (1-R)\alpha \exp (-k_{ПХ}C_П-K_{РПФ} d)$

а интенсивность света, прошедшего сквозь сосудистую сеть листка,

$I_c=I_0(1-R)(1-\alpha) \exp(-K_{РПФ}d)$

Здесь I_0 - интенсивность первичного пучка красного света; - коэффициент отражения света от поверхности листка; $\alpha$ - доля поверхности листка, перекрываемая хлоропластами; $К_{РФП}$ - коэффициент ослабления света из-за рассеяния и фонового поглощения всеми другими компонентами ткани листка, кроме хлорофилла; $k_{ПХ}$ - удельный коэффициент поглощения света хлорофиллом; с_П - поверхностная концентрация хлорофилла; - толщина листка. Принять, что $\alpha = 0,9$ и $k_{ПХ}= 0,75 см^2/мг$ .

Вычислите отношение интенсивностей красного света, прошедшего сквозь сосудистую сеть листка и сквозь пластинки с хлоропластами, если концентрация хлорофилла в них составляет 6 мг/см2.

В этой задаче использованы следующие обозначения: - размер излучающей области источника света; - фокусное расстояние коллимационной линзы; $\lambda$ и $\Delta \lambda$ - длина волны и полуширина спектральной полосы излучения; S_Ф - размер отдельного фотодетектора в плоскости отражения; - путь, который проходит свет от вершины расходящегося пучка света до линейки фотодетекторов. Сделайте расчеты, касающиеся физической разрешающей способности ППР сенсоров.

Рассчитайте физическую угловую разрешающую способность в оптической схеме ППР сенсора с раcходящимся пучком света, в котором используется светодиод с $\lambda = 750 нм$ и $\Delta \lambda = 16 нм, L = 60 мм, S_Ф= 30 мкм$ , а ППР наблюдается под углом 64°

.

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 $\alpha= 0,9$ .

Интеллектуальные сенсоры