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.

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

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 $2\alpha$ .

Рассчитайте минимальный угол упругого закручивания нити 2, который мог надежно фиксировать экспериментатор, если экран со шкалой был установлен на расстоянии 5 м от зеркальца.

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 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°

.

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 полупроводниковый лазер с $\lambda = 780 нм$ и $\Delta \lambda = 1 нм; L = 70 мм, S_Ф= 15 мкм$ , а ППР наблюдается под углом 62°.

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 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 $\alpha= 0,9$ .

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 .

Интеллектуальные сенсоры