На бирже курсовых и дипломных проектов можно найти образцы готовых работ или получить помощь в написании уникальных курсовых работ, дипломов, лабораторных работ, контрольных работ, диссертаций, рефератов. Так же вы мажете самостоятельно повысить уникальность своей работы для прохождения проверки на плагиат всего за несколько минут.

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ 

 

Здравствуйте гость!

 

Логин:

Пароль:

 

Запомнить

 

 

Забыли пароль? Регистрация

Повышение уникальности

Предлагаем нашим посетителям воспользоваться бесплатным программным обеспечением «StudentHelp», которое позволит вам всего за несколько минут, выполнить повышение уникальности любого файла в формате MS Word. После такого повышения уникальности, ваша работа легко пройдете проверку в системах антиплагиат вуз, antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru. Программа «StudentHelp» работает по уникальной технологии и при повышении уникальности не вставляет в текст скрытых символов, и даже если препод скопирует текст в блокнот – не увидит ни каких отличий от текста в Word файле.

Результат поиска


Наименование:


контрольная работа Источники излучения

Информация:

Тип работы: контрольная работа. Добавлен: 28.05.2012. Сдан: 2010. Страниц: 6. Уникальность по antiplagiat.ru: < 30%

Описание (план):


     Содержание
 

      Введение

     Полиграфия, занимающаяся записью и размножением изобразительной информации на твердых носителях (бумаге и упаковочных материалах), тесно связана со светотехникой, поскольку практически в любой репродукционной технологии, используемой полиграфическим производством, производится запись изображения с помощью оптического излучения (света). Источники света востребованы во всех областях человеческой деятельности — в быту, на производстве, в научных исследованиях. В зависимости от той или иной области применения к источникам света предъявляются самые разные технические, эстетические и экономические требования, и подчас отдается предпочтение тому или иному параметру источника света или сумме этих параметров.
     Светотехника  занимается теоретическим изучением  процессов получения, преобразования и регистрации оптических излучений, а также решением разнообразных задач, связанных со светом. В частности, к ним относится разработка источников излучения различных типов, оптических инструментов и приборов, предназначенных для преобразования излучений. Светотехника занимается также приемниками излучения, предназначенными для измерения характеристик излучения, либо фотографической их регистрации. Большое место в современной светотехнике занимают проблемы, связанные с синтезом, измерением и регистрацией цветов.
     С древнейших времен человек видел  различные источники света. Кроме упомянутого выше огня, люди встречали  свет электрического разряда в газе — молнии и полярные сияния; химическую люминесценцию — полет светлячков и свечение некоторых видов микроорганизмов в южных морях. Но все это были природные, естественные источники света, а единственным искусственным источником до конца 19-го века оставался огонь в различных его проявлениях. 
С конца 19-го века, во многом благодаря усилиям русских изобретателей А. Н. Лодыгина и П. Н. Яблочкова, началось бурное развитие совершенно новых — электрических — источников света. За 130 лет существования электрические источники света в развитых странах практически полностью вытеснили свет огня — свечи и керосиновые лампы теперь используются разве что в далеких деревнях, в турпоходах да для создания интимной обстановки, и только в редких случаях  — для освещения.    

       Различают тепловые источники  света, в которых свет возникает  при нагревании тел до высокой  температуры, и люминесцентные, в  которых свет возникает в результате  превращения тех или иных видов энергии непосредственно в оптическое излучение, независимо от теплового состояния излучающего тела. Искусственные источники света  могут подразделяться: по роду используемой энергии на химические, электрические, радиоактивные и др., по назначению на осветительные, сигнальные и т. п. Каждый из типов, в свою очередь, может классифицироваться по различным дополнительным признакам, например по конструктивно-технологическим, эксплуатационным.
       Свет – это электромагнитные  волны с длиной волны 4?10-7-8?10-7 м. Электромагнитные волны излучаются при ускоренном движении заряженных частиц. Эти заряженные частицы входят в состав атомов, из которых состоит вещество. Но, не зная, как устроен атом, ничего достоверного о механизме излучения сказать нельзя. Ясно лишь, что внутри атома нет света так же, как в стуне рояля нет звука. Подобно струне, начинающей звучать лишь после удара молоточка, атомы рождают свет только после их возбуждения.
 

      1. Источники  излучения

     1.1 Типы источников излучения. Принципы их классификации

     Источником  оптического излучения называют устройство, преобразующее любой  вид энергии в энергию электромагнитных излучений оптического диапазона спектра. В светотехнике за источник излучения принимают не только те тела, которые являются самосветящимися, но также и тела, отражающие или пропускающие свет. Самосветящиеся тела называются первичными источниками, источники отраженного или проходящего излучения — вторичными.
     Классификация источников излучения может осуществляться по различным признакам, например:
     а) по размеру источников излучения;
     б) по характеру распределения силы излучения в пространстве (по форме фотометрического тела);
     в) по спектральному распределению потока излучения (световому потоку);
     г) по времени действия излучения;
       д) по цветовой температуре.
     Источники делятся на искусственные и естественные.
     Искусственные источники света — технические устройства различной конструкции и различными способами преобразования энергии, основным предназначением которых является получение светового излучения (как видимого, так и с различной длиной волны, например, инфракрасного). В источниках света используется в основном электроэнергия, но так же иногда применяется химическая энергия и другие способы генерации света (триболюминесценция, радиолюминесценция, биолюминесценция).
     Естественные  источники света — это природные материальные объекты и явления, основным или вторичным свойством которых является способность испускать видимый свет. В отличие от естественных источников света, искусственные источники света являются продуктом производства человека или других разумных существ. К естественным или природным источникам света прежде всего относят: Солнце, Луну, планеты, кометы, полярные сияния, атмосферные электрические разряды, биолюминесценцию живых организмов, свет звезд и иных космических объектов, свечение окисляющихся органических продуктов и минералов, и проч. Естественные источники света играют первостепенную роль в существовании жизни на земле и других планетах, и оказывают значительное воздействие на окружающую среду.
     Все параметры источников излучения можно разбить на две группы: технические и эксплуатационные. Технические параметры — это те, которые характеризуют сам источник света безотносительно к условиям его применения. К техническим относятся все электрические, световые и механические параметры ламп. 
Основные электрические параметры источников света:

     1. Номинальное напряжение — напряжение, на которое рассчитана конкретная  лампа или на которое она может включаться с предназначенной для этого специальной аппаратурой. Для ламп накаливания все остальные параметры снимаются именно при номинальном напряжении. Номинальное напряжение (впрочем, как и любое другое) измеряется в вольтах (сокращенное обозначение — В, V).
     2. Номинальная мощность лампы —  расчетная мощность, потребляемая лампой накаливания при ее включении на номинальное напряжение. Для газоразрядных ламп номинальная мощность — это расчетная мощность, которую потребляет лампа при ее включении со специально предназначенной для этого аппаратурой. Мощность измеряется в ваттах (сокращенное обозначение — Вт, W). 
3. Для газоразрядных ламп иногда оговаривается род питающего тока — переменный или постоянный, так как отдельные типы ламп могут работать только на постоянном токе (например, шаровые ксеноновые или ртутные). Если такой оговорки в документации на лампу нет, то лампы должны включаться только на переменное напряжение. При работе на постоянном токе обязательно указывается полярность включения: к какому выводу лампы должен подключаться положительный полюс сети (+), к какому — отрицательный (-). Электрод лампы, к которому подключается положительный полюс напряжения, называется анодом, отрицательный — катодом.

     4. Для некоторых типов ламп (например, для эталонных или образцовых  ламп накаливания) вместо номинальной  мощности указывается номинальный ток (1Н), который измеряется в амперах (А) или миллиамперах (мА, тА; 1 А - 1000 мА). Из световых параметров в каталогах и справочниках чаще всего указывается номинальный световой поток Ф, то есть поток, который создает лампа при ее номинальной мощности. Единица измерения светового потока, как уже было сказано, — люмен (лм, 1т). 1.1.1. Точечные и линейные источники излучения
     Точечный  источник света — источник, излучающий свет по всем направлениям равномерно и размерами которого по сравнению с расстоянием, на котором оценивается его действие, можно пренебречь.
     Точечный  источник — такая же идеализация, как «луч» — и то и другое не существует в природе
     Свет  точечного источника отражается от идеального рассеивателя по закону косинусов Ламберта: интенсивность отраженного света пропорциональна косинусу угла между направлением света и нормалью к поверхности
     B зависимости от соотношения размеров излучателя и расстояния его до исследуемой точки фотоприемника источники излучения можно условно разделить на две группы:
     а) точечные источники излучения;
     б) источники конечных размеров (линейные источники излучения).
     Источник  излучения, у которого размеры значительно  меньше расстояния до исследуемой точки, называют точечным. Зa точечный источник принимают такой, максимальный размер (l) которого не менее чем в 10 раз меньше расстояния до приемника излучения (r) (рис. 1). Для таких источников излучения соблюдается закон обратных квадратов, согласно которому освещенность поверхности прямо пропорциональна силе света и обратно пропорциональна квадрату расстояния между излучателем и облучаемой поверхностью. 
 
 

       
 

     Рис. 1.  К определению понятия «точечный источник излучения»
     К группе излучателей конечных размеров относят те излучатели, у которых относительные размеры по всем направлениям больше размеров точечного излучателя. По мере удаления от исследуемой точки относительные размеры такого излучателя могут достигнуть такого значения, при котором данный излучатель можно будет принять за точечный.

     1.2 Симметричные и несимметричные источники излучения

       По характеру распределения силы излучения (света) точечные источники можно разделить на симметричные и несимметричные.
     Такое деление обусловлено различной  формой фотометрического тела. Под фотометрическим телом излучателя понимают распределение силы излучения (света) в пространстве. Симметричные источники излучения имеют одинаковые значения потока излучения или светового потока по всем направлениям, составляющим одинаковые углы с осью симметрии излучателя. Cимметричный излучатель представляет собой фотометрическое тело в виде тела вращения вокруг своей оси (рис. 2). Для такого источника все значения силы излучения (света) под любым углом а к оси симметрии источника будут одинаковы.
       
 
 
 
 
 
 

     Рис. 2   Модель симметричного излучателя
      Этo позволяет пространственное распределение силы света выразить в виде графических кривых               Такие кривые строят в полярной или прямоугольной системе координат для вертикального или горизонтального сечения фотометрического тела (рис. 3). Прямоугольную систему координат применяют для источников с распределением потоков излучения в пределах небольшого угла, например у прожекторов.
           
     Рис. 3. «Поперечная кривая»  распределения силы света симметричного  источника.
     При сечении симметричного фотометрического тела вертикальной плоскостью по оси симметрии получают так называемую «продольную кривую» распределения силы света. Так как она симметрична, то ее строят обычно в пределах от 0 до 180°.
     Сечение симметричного фотометрического тела горизонтальной плоскостью, проходящей перпендикулярно оси симметрии через центр источника, позволяет получить «поперечную кривую» распределения силы света.
     Несимметричные  излучатели не обладают симметрией распределения сил света, относительно оси вследствие чего их фотометрическое тело отличается от тела вращения и значения силы света неодинаковы для различных продольных плоскостей. В связи с этим строят семейство продольных кривых силы излучения, соответствующих различным направлениям в пространстве. Строят графическое распределение силы света в виде семейства кривых при = const в полярной системе координат (рис. 4).
       
 
 
 
 
 
 
 

     Рис. 4. «Продольные кривые» распределения силы света несимметричного источника

     1.3. Источники с различным спектральным распределением энергии.

     По  спектральному распределению в  светотехнике различают три основных вида источников излучения: тепловые, газоразрядные и лазерные. Последние основаны на явлении индуцированной (вынужденной) люминесценции.
     Важнейшей характеристикой этих источников является спектральный состав излучения. Чаще всего  он изображается графически в виде кривой спектрального распределения  энергии. В зависимости от вещества излучателя спектры имеют различный характер. Различают спектры излучения линейчатые, полосатые и непрерывные (сплошные).

     1.3.1. Тепловые источники излучения

     Тепловые  источники света используют свойство тел излучать при нагревании лучистую энергию. При достаточно большой  температуре это излучение переходит в область видимого — тело начинает светиться. Световое излучение увеличивается с увеличением температуры тела.
     Любое тело, имеющее цветовую температуру  выше абсолютного нуля, излучает энергию. Если возбужденное состояние атомов и молекул этого тела вызвано нагреванием, то излучение, посылаемое этим телом в пространство, является тепловым.
     Тепловое  излучение возникает в результате изменения энергетических состояний  электронов и ионов, входящих в состав излучающего тела, независимо от его агрегатного состояния. Однако для светотехники наибольший интерес представляют твердые тела. Излучение таких источников состоит из бесконечно большого числа монохроматических излучений, мощность которых непрерывно меняется с изменением длины волны (рис. 5).
       
 
 
 
 
 
 

     Рис. 5. Спектральное распределение энергии тепловых источников: 1 — лампы накаливания; 2 — Солнца
     Примером  теплового источника может служить  обыкновенная лампа накаливания, имеющая обычно излучающий элемент в виде нити или спирали из вольфрама. Помимо основных электрических (номинальное напряжение, мощность), светотехнических (световой поток, сила света) и эксплуатационных (срок службы) параметров лампы накаливания имеют еще одну важную характеристику — световую отдачу . Эта величина, выражаемая в лм/Вт, показывает сколько света (лм) излучает лампа на каждый ватт электрической энергии, подводимой к лампе. Чем выше световая отдача, тем лучше осуществляется преобразование электрической энергии в световую. Световая отдача ламп накаливания невысока и составляет 7-22 лм/Вт.
     Используемые  на практике в качестве источников освещения тепловые излучатели в  большой степени отличаются друг от друга по спектральному составу  и мощности излучения. Для характеристики тепловых источников с целью их практического применения и возможности их сравнения друг с другом используют искусственную модель теплового излучателя — абсолютно черное тело.
      Абсолютно черным телом называется такое тело, которое способно полностью поглотить все падающие на него излучения. Поэтому, согласно закону Кирхгофа, такое тело испускает при данной температуре большую энергию, чем любой другой источник. Модель абсолютно черного тела можно получить, если в полом шаре из непрозрачного и зачерненного изнутри материала сделать отверстие. При этом весь свет, попадающий в полость шара, практически полностью поглощается.  
 
 
 
 
 
 

     Рис. 1.13. Модель абсолютно черного тела
     Цветовая  температура —при которой относительный спектральный состав его излучения тождественен составу излучения реального тела. Понятие цветовой температуры применимо только к тепловым источникам с непрерывным спектром излучения. Лишь с достаточной долей приближения можно характеризовать цветовой температурой источники смешанного излучения.

     1.3.2. Газоразрядные источники .

     Газоразрядные источники света, приборы, в которых  электрическая энергия преобразуется  в оптическое излучение при прохождении  электрического тока через газы и  др. вещества (например, ртуть), находящиеся  в парообразном состоянии.
     В источниках этого типа используются излучения газов, возникающие под действием проходящего через них тока. Большое число газов и паров металлов, в которых можно получить достаточно мощный разряд, обусловило возможность создания большого числа разновидностей. Газоразрядных ламп. Газоразрядный источник света представляет собой стеклянную, керамическую или металлическую (с прозрачным выходным окном) оболочку цилиндрической, сферической или иной формы, содержащую газ, иногда некоторое количество металла или др. вещества (галоидной соли) с достаточно высокой упругостью пара. В оболочку герметично вмонтированы (впаяны) электроды, между которыми происходит разряд. Существуют газоразрядные источники света с электродами, работающими в открытой атмосфере или протоке газа, например угольная дуга.
     Газоразрядный источник света применяют для  общего освещения, облучения, сигнализации и др. целей. В Газоразрядные источники  света для общего освещения важны  высокая световая отдача, приемлемый цвет, простота и надёжность в эксплуатации. Наиболее массовыми газоразрядными источниками света для общего освещения являются люминесцентные лампы Газоразрядные источники образуют линейчатый спектр, определяемый составом инертных газов или паров металлов, в которых происходит электрический разряд. В результате этого процесса атомы или молекулы газа возбуждаются электронным ударом и затем, испуская свет, переходят в исходное состояние. Примером такого источника может служить ртутная лампа высокого давления (рис. 6). Представленное на рисунке расположение спектральных линий свойственно только ртути.
       
 
 
 
 
 
 

     Рис. 6. Спектральное распределение энергии ртутной лампы высокого давления.
     У источников с линейчатым спектром излучение происходит в пределах узкого участка спектра. Поток излучения источника с таким линейчатым спектром складывается из монохроматических потоков отдельных линий: 

     

     где — общий поток излучения источника с линейчатым спектром; , , , …. —монохроматические потоки излучения отдельных линий.
     Цвет  излучения и характер спектра  зависят от состава газа или пара, наполняющего источник света, и условий разряда. Подбирая соответствующие газ и условия разряда, получают излучение в любой части спектра.
     Газоразрядные лампы могут быть непрерывного или  импульсного горения. В газоразрядных лампах непрерывного горения используют преимущественно тлеющий и дуговой разряды.
     Для тлеющего разряда характерны малое давление газа или паров металла, заполняющих разрядный промежуток, и малая плотность тока на электродах лампы. Лампы тлеющего разряда имеют, как правило, форму длинных трубок. Вследствие малых плотностей тока интенсивность излучения таких источников сравнительно невелика.
     Дуговой разряд происходит при больших плотностях тока. Этот вид разряда наиболее широко используется в газоразрядных лампах, поскольку с его помощью удается создать источники света большой яркости при сравнительно низких рабочих напряжениях.
     Импульсные  газоразрядные лампы используют для создания как редких, но мощных импульсов, так и частых, но менее  мощных. Длительность вспышки импульсных ламп составляет короткий промежуток времени. В связи с этим, несмотря на большую силу света в импульсе суммарная мощность импульсов достаточно мала.

     1.3.4. Источники излучения на основе явления люминесценции

     Под люминесценцией понимают способность  ряда веществ излучать энергию, накопленную  в пределах атома при переходе электронов с более высоких энергетических уровней на более низкие. В зависимости от того, за счет какой энергии происходит возбуждение атома, различают фотолюминесценцию, хемилюминесценцию, катодолюминесценцию и т.д.
     Падающий  на вещество свет частично отражается, а частично поглощается. Энергия поглощаемого света в большинстве случаев вызывает лишь нагревание тел. Однако некоторые тела сами начинают светиться непосредственно под действием падающего на него излучения. Это и есть фотолюминесценция. Свет возбуждает атомы вещества.     Излучаемый при фотолюминесценции свет имеет, как правило, большую длину волны, чем свет, возбуждающий свечение. Чаще всего фотолюминесценция используется в лампах дневного света.
     Явление фотолюминесценции нашло широкое  применение при создании источников излучения. Сущность фотолюминесценции состоит в фото возбуждении люминофора — вещества с дефектами кристаллической решетки. Оно способно светить как в процессе возбуждения, так и после — фотонами поглощенного УФ-излучения оптической части спектра.
     Люминесценция и, в частности, фотолюминесценция используются в источниках света, в которых УФ-лучи при помощи люминофора преобразуются в излучение видимой зоны спектра.   Чаще всего фотолюминесценция используется в лампах дневного света.
     Причем  основную часть лучистого потока такого источника составляют излучения именно люминофора.
     При некоторых химических реакциях, идущих с выделением энергии, часть этой энергии непосредственно расходуется  на излучение света. Источник света  остается холодным. Это явление называется хемилюминесценцией. Летом в лесу можно ночью увидеть насекомое светлячка. На теле у него «горит» маленький зеленый «фонарик». Светящееся пятнышко на его спинке имеет почти ту же температуру, что и окружающий воздух. Свойством светиться обладают и другие живые организмы: бактерии, насекомые, многие рыбы, обитающие на большой глубине. Часто светятся в темноте кусочки гниющего дерева.
     Созданные на основе этого явления люминесцентные источники (лампы) представляют собой стеклянную трубку с откачанным воздухом, внутри которой находятся небольшое количество ртути и малая доза инертного газа.
     Люминесцентные  лампы — второй в мире по распространенности источник света, а в Японии они  занимают даже первое место, обогнав  лампы накаливания. Ежегодно в мире производится более одного миллиарда люминесцентных ламп Люминесцентная лампа — это типичный разрядный источник света низкого давления, в котором разряд происходит в смеси паров ртути и инертного газа, чаще всего — аргона.
       
 
 
 
 

     Рис. 7. Спектр излучения люминесцентной лампы
     Срок  службы обычных люминесцентных ламп определяется двумя факторами: спадом светового потока за счет «отравления» люминофора атомами ртути и продуктами распыления электродов и потерей  эмиссионной способности электродов из-за полного расхода активирующего покрытия.  Существуют лампы с защитной пленкой на люминофоре, значительно уменьшившей спад светового потока, и срок службы ламп нового поколения (Т5) определяется, в основном, уже только эмиссионной способностью электродов. Поэтому создание ламп без электродов — это реальный путь повышения срока службы люминесцентных ламп. 
Порошкообразные люминофоры наносят на внутреннюю поверхность трубки в виде тонкого равномерного слоя. Образующийся при включении электрический заряд в парах ртути дает линейчатый спектр, большая часть которого излучается в УФ-зоне на длине волны 254 нм. Это коротковолновое излучение ртути возбуждает видимое свечение люминесцентного покрытия внутри трубки. В зависимости от соотношения люминофоров в смеси люминесцентная лампа дает свечение голубоватого, желтоватого или белого цвета. Кроме излучения люминесцентного покрытия в свете люминесцентной лампы присутствуют и линии ртутного спектра, проникающие сквозь слой люминофора рис. 7).

     1.3.5. Оптические квантовые генераторы (лазеры)

     Лазер — прибор, являющийся генератором  вынужденного, когерентного во времени  и пространстве излучения.
     Устройство  лазеров основано на управлении энергетическим состоянием атомов и молекул вещества, из которого они изготовлены. У рассмотренных ранее тепловых источников излучение света также связано с переходом атомов из одного состояния в другое. Однако эти переходы в тепловых источниках излучения хаотичны во времени, и поэтому излучаемые ими световые волны одновременно находятся в различных фазах. В лазерах процесс излучения у всех атомов происходит одновременно. Поэтому световые волны в излучении лазеров абсолютно когерентны, т.е. в одной и той же фазе.
     Если  создать систему возбужденных активных атомов (лазерную активную среду) и пропустить через нее излучение, то возможно усиление этого излучения. Такое усиление оптического излучения, основанное на использовании вынужденного излучения, называется лазерным усилением.
     Для того чтобы лазер-усилитель превратить в лазер-генератор излучения, вводят положительную обратную связь. В качестве звена положительной обратной связи используют оптические резонаторы. Они состоят из двух полупрозрачных зеркал и обеспечивают многократное прохождение волны излучения через активное вещество. В общем случае оптический резонатор — это система отражающих, преломляющих и других оптических элементов в пространстве, между которыми могут возбуждаться волны оптического излучения.
     Упрощенную  структурную схему лазера можно  представить в виде следующих основных элементов (рис. 8).
     1. Источник энергии, обеспечивающий  создание энергии накачки. Под накачкой лазера подразумевается процесс возбуждения вещества, приводящего к возникновению лазерной активной среды. В зависимости от вида подводимой энергии различают оптическую, электрическую, электронную, химическую накачку. 
 

     
и т.д.................


Перейти к полному тексту работы


Скачать работу с онлайн повышением уникальности до 90% по antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru


Смотреть полный текст работы бесплатно


Смотреть похожие работы


* Примечание. Уникальность работы указана на дату публикации, текущее значение может отличаться от указанного.