TŚ

1.1 Podstawowe wielkości świetlne ( Q, Φ, I, E, L ), definicje jednostki

Luminancja L [cd/m²]- wielkość fotometryczna będąca miarą natężenia oświetlenia padającego w danym kierunku. Opisuje ilość światła, które przechodzi lub jest emitowane przez określoną powierzchnię i mieści się w zadanym kącie bryłowym. Jest to miara wrażenia wzrokowego, które odbiera oko ze świecącej powierzchni.

Natężenie oświetlenia E [lx] jest to gęstość powierzchniowa strumienia świetlnego ∅ padającego na daną płaszczyznę, czyli jest to stosunek strumienia świetlnego padającego na płaszczyznę do jej pola powierzchni

światłość I wyrażana w kandelach [cd]jest to ilość światła wychodzącego ze źródła światła lub oprawy w ściśle określonym kierunku Liczona jest ona jako iloraz strumienia świetlnego , wysyłanego przez źródło w elementarnym kącie bryłowym zawierającym dany kierunek, do wartości tego elementarnego kąta. Można ją wyliczyć ze wzoru:

Strumień świetlny Ф[lm] to wielkość wyprowadzona ze strumienia energetycznego przez ocenę działania promieniowania na normalnego obserwatora fotometrycznego.

Strumień świetlny może być obliczony z następującej zależności:

780nm

Φ = K_m ⋅ ∫ dΦ _e ( λ ) ⋅ V ( λ ) ⋅ dλ

380nm

gdzie:

380nm ÷ 780nm - zakres widzialny promieniowania elektromagnetycznego,

Km - największa wartość skuteczności świetlnej, dΦ _e (λ ) [W] - rozkład widmowy strumienia energetycznego, moc promienista widmowa z zakresu długości fali pomiędzy λ a λ + dλ

1,2 Pomiar strumienia świetlnego w lumenomierzu kulistym.

Istnieje metoda pomiaru strumienia świetlnego w lumenomierzu kulistym, w szczelinie zamkniętej kuli, pomalowanej w środku jasną, aselektywnie odbijającą światło, idealnie rozpraszającą farbą. Źródło o nieznanym strumieniu światła, porównuje się ze źródłem wzorcowym o znanym strumieniu. Bezpośrednie oświetlenie ogniwa fotoelektrycznego OF jest wyeliminowane przez przesłonę P. Natężenie oświetlenia na ogniwie E jest zatem proporcjonalnie do strumienia świetlnego źródła wzorcowego oraz następnie źródła badanego. Strumień badanego źródła wyznacza się z zależności:

1.3 Pomiar natężenia oświetlenia.

Pomiar natężenia oświetlenia wykonuje się przy użyciu miernika- luksomierza.

Miernik taki zwykle składa się z ogniwa fotoelektrycznego połączonego z układem pomiarowym, bezpośrednio wyskalowanym w luksach. Wzorcowanie luksomierzy odbywa się na ławie fotometrycznej za pomocą lamp wzorcowych o znanej światłości kierunkowej.

Na dokładność pomiarów mają wpływ:

- proprcjonalność wskazań miernika w zależności od natężenia oświetlenia.

- kąt padania światła- przy dużych kątach luksomierz wskazuje niższe wartości rzeczywistych pomiarów

- rozkład widmowy- światła bezpośredniego i odbitego od ścian. W świadectwie legalizacji luksomierzy mamy podane współczynniki korekcyjne dla innych źródeł światła.

- temperatura otoczenia

Ocenę parametrów oświetleniowych wewnętrznego i zewnętrznego, związnaych z natężeniem oświetlenia przeprowadzamy w oparciu o wyniki pomiarów wykonanych dla odpowiednio dobranej lub określonej w normie siatki pomiarowej. Z pomiarów wyznaczamy wartość średnią oraz równomierności zgodnie z zależnościami:

Otrzymane wartości porównujemy z wymaganiami normatywnymi.

- stała barwa światła w całym zakresie czasu pracy

- zwiększona temp. barwowa światła

Parametry elektryczne lamp żarowych

moc P(W), napięcie na lampie U, prąd lampy I,

Parametry świetlne lamp żarowych: moc świetlna(str.świet.) (lm), skuteczność swietlnaη (lm/W), trwałość (h), barwa światła, temp.barwowa Tb[K-temp ciała dającego świat. o tej barwie], wskaź. oddaw. Barw Ra [0-100]

2.1 Świetlówki, lampy fluorescencyjne, to lampy wyładowcze niskiego ciśnienia z parami rtęci, w których światło wytwarzane jest głównie przez warstwę luminoforu pobudzanego przez linie rezonansowe rtęci. Schemat budowy świetlówki:

Wewnątrz świetlówki wytwarzane jest promieniowanie nadfioletowe.

Promieniowanie to zamieniane jest na światło przez luminofor znajdujący się na wewnętrznej stronie bańki lampy.

Luminofor:

- standardowy – dwupasmowy - skuteczność świetlna – przeciętna jakość światła – przeciętna

- trójpasmowy- skuteczność świetlna - wysoka, jakość światła – dobra

- szerokopasmowy – skuteczność świetlna – przeciętna, jakość światła – bardzo wysoka

Zapłonnik

Po włączeniu lampy do zasilania, bimetalowa elektroda zapłonnika nagrzewana jest

przez wyładowanie świetlące. Następuje zwarcie.

• Prąd płynie przez elektrody, które nagrzewają się i emitują elektrony

• Bimetal w zapłonniku stygnie, rozwiera obwód i powoduje powstanie impulsu

napięciowego (ok. 1kV), inicjującego zapłon lampy

• Wyładowanie w świetlówce ma charakterystykę ujemną – musi być stosowany statecznik, ograniczający prąd lampy

Podstawowe dane elektryczne świetlówki

• Moc lampy

• Moc układu lampa – statecznik

• Napięcie zasilania układu lampa – statecznik

• Współczynnik mocy układu lampa – statecznik

  2. Lampy wyładowcze wysokoprężne

1.Schemat układu zasilania lampy metalohalogenkowej i sodowej (ukł. Szeregowo równoległy)

2.Schemat układu zasilania lampy metalohalogenkowej i sodowej (ukł. Szeregowy)

Podstawowe parametry:

• Moc

• Skuteczność świetlna

• Barwa

• trwałość

2.3Diody Led

Idea generowania światła przez diody LED polega na rekombinacji elektronów i dziur w warstwie p złącza półprzewodnikowego p-n.

• dobór materiału wpływa na barwę emitowanego promieniowania

• promieniowanie jest prawie monochromatyczne.

Na niebieską diodę nakłada się żółty luminofor. Wymieszanie światła żółtego i niebieskiego daje barwę białą.

3.1 Oprawa oświetleniowa służy do:

• - kształtowania rozsyłu światła wysyłanego przez źródło,

• - mocowania i ochrony źródła światła,

• - przyłączania do sieci zasilającej.

Podstawowym zadaniem oświetleniowym oprawy jest ukształtowanie właściwego rozsyłu strumienia świetlnego oraz ograniczenie luminancji w określonych kierunkach

Klasy opraw:

Klasa I – oprawa do oświetlenia bezpośredniego 0% < Φ ∧< 10% , 90% < Φ ∨ <100%

Klasa II – oprawa do oświetlenia przeważnie bezpośredniego 10% <Φ∧ < 40%, 60% < Φ∨ < 90%.

Klasa III – oprawa do oświetlenia mieszanego 40% < Φ∧ < 60%, 40% < Φ∨ < 60%.

Klasa IV – oprawa do oświetlenia przeważnie pośredniego 60% < Φ∧ < 90%, 10% < Φ∨ < 40%.

Klasa V- oprawa do oświetlenia pośredniego 90% <Φ∧ < 100%, 0% <Φ∨ < 10%.

Klasy bezpieczeństwa antyporażeniowego:

0 izolacja robocza,

I-izolacja robocza, obudowa z przewodem zerującym,

II wzmocniona izolacja, brak uziemienia,

III maks. napięcie AC 25V i DC 60V

X-odpornosc przed pylem

Y- odporność przed woda

Sprawności: całkowita Φ/Φ₀, półprzestrz dolna Φ_dół/Φ_0, półprzest górna Φ_góra/Φ₀ gdzie Φstrumień oprawy,Φ₀-strumień źródła w oprawie

Oprawy możemy podzielić na:

• zamknięte - źródło światła jest całkowicie osłonięte, nie ma do niego dostępu bez otwarcia oprawy

• otwarte - lampa nie jest całkowicie osłonięta

• zewnętrzne - przeznaczone do pracy na zewnątrz, odporne na warunki atmosferyczne

• wnętrzowe - nadają się do stosowania jedynie we wnętrzach budynków

3.2 Parametry fotometryczne opraw

Przestrzenny rozsył strumienia świetlnego oprawy:

- tablice światłości

- krzywe światłości we współrzędnych biegunowych

- krzywe światłości we współrzędnych prostokątnych – oprawy o

wąskich rozsyłach

- użyteczny kąt (kąty) rozsyłu strumienia świetlnego

δ = 0,5 Im (δ = 0,1 Im)

3.3 Projektowanie: Analiza danych dot.obiektu>ilościowe i jakościowe wymagania wzrokowe, wymagania normatywne, warunki.techn>wybór źródeł i opraw> analiza komputerowa>projekt

Wymagania wzrokowe: zasady dobrego widzenia związane z ukladu wzrokowego człowieka(wydolność wzrokowa, komfort widzenia), estetyka, ekonomika oświetlenia[źródła i stabilizatory energooszczędne, regulowany strumień, duża sprawność i inne zalety opraw(podane wyżej), konserwacja np. opraw, jasność wnętrz, wspomaganie św. dziennym, mniej źródeł o większej mocy, dobór właśc temp barwowej

Wydolność i komfort zależą od:

-poziomu/kontrastu[ostrość; k=(L_przedmiotu/L_tła)-1]/rozkładu luminancji[Emin/Eśr, umikać zbyt ciemnych powierzchni],

-barwy(Ra,temp barwowa: <3300K ciepło biała, ozn W; 3300-5300 biel neutralna, ozn N; >5300 zimne, dzienne, ozn D),

-czasu obserwacji,

-kierunkowości oświetlenia-eksponowanie powierzchni, modelowanie

- ograniczenia olśnienia(bezpośr - od źródła, odbiciowe-od powierzchni, zmniejsza kontrast)

W pomieszczeniach do wys. 6m zalecane świetlówki, do hal wysokoprężne a nie metalohalog.

Promieniowanie optyczne

I

1. Promieniowanie optyczne- istota i podział na zakresy

Promieniowanie optyczne to fala elektromagnetyczna z zakresu 1000-0,1µm w próżni, odpowiada to zakresą częstotliwości 3*10¹¹ -3*10¹⁶ Hz. Nazwa optyczne symbolizuje fakt ze promieniowanie optyczne podlega prawą optyki geometrycznej. Podział na zakresy : promieniowanie ultrafioletowe( nadfiolet bliski UV-A 315-380 nm, średni UV-B 208-315nm,daleki UV-C 10-280nm), widzialne(380-780 nm), i podczerwone( podczerwień daleka IR-C 3000-10⁶ nm, średnia IR-B 1400-300nm, bliska 780-1400 nm).

2. Podstawowe wielkości energetyczne ( Q, Φ, I, E, L ), definicje, jednostki

Q- energia promieniowania Q to suma energi fotonów przenikających wybraną powierzchnie, Jednostka to dżul [J]. Q=∑_nh*v= ∑_nq

Φ- strumień promienisty – jest to energia promieniowania Q przenikająca wybraną powierzchnie w jednostce czasu. Mierzona w watach [W]. Φ=(Q/τ)*$\overrightarrow{r}$

I- natężenie promieniowania – jest to strumień promienisty wysyłany w określonym kierunku w obrębie jd. kata bryłowego. Jednostka [W/sr]. I=dΦ/dω

L- Jeżeli natężenie promieniowania I zostanie odniesione do prostopadłej do r powierzchni S﬩, będącej rzutem powierzchni S, z której promieniowanie jest wysyłane to uzyska się wielkość zwaną Luminancją energetyczną (lub gęstość powierzchniowa, intensywność promieniowania). Jednostka [W/m²sr]. L=∂² Φ/∂ S﬩∂ω.

E-natężenie napromienienia nazywamy stosunek strumienia padającego na element powierzchni odbiornika do wielkości tej powierzchni: E= dΦ/ds.

3. Podstawowe prawa: Plancka, Stefana-Boltzmana, Wiena

Plancka prawo promieniowani- prawo opisujące emisję światła przez ciało doskonale czarne znajdujące się w danej temperaturze. Monochromatyczna gęstość emitancji promienistej ciała doskonale czarnego :$\ m_{\text{λcc}}\left( \lambda,T \right) = \frac{2\pi c^{2}h}{\lambda^{5}}*\frac{1}{\exp\left( \frac{hc}{\text{λk}T_{\text{cc}}} \right) - 1}$ gdzie : λ- to długość fali, h-stała Plancka, T- temp w kelwinach, C-predkość światła, k-stała Boltzmana. Dla każdej dł fali wraz ze wzrostem temp rośnie ilość wypromieniowanej mocy, wraz ze wzrostem temp rosnie ilość promieniowania o krótkich dl. Fali. Ilość wypromieniowanej mocy jst ciągłą funkcją dl fali – najpierw rosnie pozniej spada.

Prawo Stefana-Boltzmanna opisuje całkowitą moc wypromieniowywaną przez ciało doskonale czarne w danej temperaturze. Na poziomie makroskopowym emitancję promienistą ciała czarnego określa zależność M_cc=ϭT⁴. M_cc(T) mierzone w [W/m²] to pole pod krzywą m_λcc(λ,T)=f(λ,T) dla zadanej temperatury T_cc. Ϭ=5,67*10^-8[W/m²K⁴]

Prawo Wiena- dł fali odpowiadającej maksymalnej monochromatycznej gęstości strumienia promieniowania określa wzór: λ_maxT = 2, 898 * 10⁻³mK

II

1.Optyka geometryczna: zasady, zastosowanie, ograniczenia

Optyka geometryczna to dział optyki zajmujący się wytłumaczeniem zjawisk optycznych przy użyciu pojęcia promienia. Założenia optyki geometrycznej: * w ośrodku optycznie jednorodnym światło biegnie po linii prostej * ośrodek optyczny to taki, w którym rozchodzi się światło * ośrodek optycznie jednorodny to taki, który w całej swojej objętości posiada jednakowe właściwości fizyczno-chemiczne * linia, po której rozchodzi się światło, to promień świetlny * promień skierowany prostopadle do powierzchni płaskiej ulegnie odbiciu i wróci do źródła światła . Wady: brak pojęcia długosci fali, stała moc promieniowania, brak zjawisk: dyfrakcji, polaryzacji, interferencji. Zastosowanie : zagadnienia budowy urządzeń optycznych, jak np. teleskop, okular, obiektyw itp.

2. Prawo odbicia i załamania, prawo całkowitego wewnętrznego odbicia

Prawo odbicia- Kąt odbicia równy jest kątowi padania. Kąty - padania i odbicia leżą w jednej płaszczyźnie.

Prawo załamania- Stosunek sinusa kąta padania, do sinusa kąta załamania jest dla danych ośrodków stały i równy stosunkowi prędkości fali w ośrodku pierwszym, do prędkości fali w ośrodku drugim. Kąty padania i załamania leżą w tej samej płaszczyźnie.

Całkowite wewnętrzne odbicie to zjawisko fizyczne zachodzące dla fal (najbardziej znane dla światła) występujące na granicy ośrodków o różnych współczynnikach załamania. Polega ono na tym, że światło padające na granicę od strony ośrodka o wyższym współczynniku załamania pod kątem większym niż kąt graniczny, nie przechodzi do drugiego ośrodka, lecz ulega całkowitemu odbiciu.

3. Światłowody: zasada działania, realizacja techniczna, zastosowanie

Światłowód służy do przesyłania fal elektromagnetycznych w zakresie optycznym. W każdym możemy wyróżnić płasz i rdzeń. Ze względu na budowę rozróżniamy światłowody : cylindryczne, płaskie, paskowe i inne. Promień świetlny prowadzony jest w światłowodzie dzięki zjawisku całkowitego wewnętrznego odbicia na granicy rdzeń-łaszcz. Zachodzi ono gdy w światłowodzie może zajść zjawisko całkowitego wewnętrznego odbicia(n1>n2), promień wprowadzony jest do światłowodu pod kątem mniejszym od tzw. Max kąta akceptacji: $\alpha_{\max} = \arcsin(\sqrt{n_{1}^{2} - n_{2}^{2}}$. Medium transmisyjne światłowodu stanowi szkło kwarcowe domieszkowane tlankami metali GeO₂, P₂O₅, B₂O₃, w celu kształtowania wartości współczynnika refrakcji n, można też spotkać światłowody polimerowe oraz ze szkła fluorkowego. Mod światłowodu to sposób rozchodzenia się swiatła w światłowodzie i tym samym kanał transmisyjny o określonej częstotliwości. Jednomodowy- oznacza ze promienie odbijają się pod tym samym kątem do powierzchni płaszcza. Realizacja techniczna : zewnętrzna warstwa ochronna kabla mająca na celu ochronę przed warunkami zewnętrznymi, wykonane z PCV, warstwa kevlarowych nitek wzmacniających konstrukcje kabla, kolejna warstwa ochronna w której umieszczony jest żel, żel w którym umieszczone są światłowody(używa się w przypadku kabli uniwersalnych kładzionych pod ziemie w kanałach telekomunikacyjnych), warstwa otacza pojedyncze włókna światłowodu światłowód w tej warstwie można wyginać dobrowolnie ma rózne kolory. Zastosowanie- oświetlenie wnętrz o wys. Prarmetrach bezpieczeństwa, oświetlenie punktowe, iluminacja obiektów, oświetlenie kablot i witryn

III

1.Charakterystyki radiacyjne powierzchni nieprzeźroczystych

Promieniowanie optyczne może na powierzchni lub w warstwie ośrodka podlegać: generacji(emisji) z powierzchni ośrodka, odbiciu i rozproszeniu na powierzchni ośrodka, pochłanianiu(absorpcji) przez ośrodek , przepuszczaniu przez warstwę ośrodka.

2. Emisja promieniowania z powierzchni

Emisjie idealnej powierzchni opisuje: prawo Plancka oraz prawo Stefana-Boltzmana. Oba te prawa dotyczą powierzni ciała doskonale czarnego, tzn ciało które pochłania cała padającą na jego powierzchnie energię oraz w danej temp emituje max. Ilość energi. Powierzchnie ciał rzeczywistych zawsze emitują mniej energii niż powierzchnie ciała doskonale czarnego. Emisyjność ε określa stopień w jakim właściwości promienne rzeczywistej powierzchni przybliżają się do właściwości ciała doskonale czarnego.

3. Odbicie promieniowania od powierzchni

Odbicie jest to zmiana kierunku rozchodzenia się promieniowania na powierzchni będącej granica 2 ośrodków. Rodzaje odbić: dyfuzyjne, zwierciadlane, kierunkowe, rzeczywiste, off specu lar, retro odbicie współbierzne. Odbicie może być opisywane przez: współczynnik odbicia ρ=k=W₁/W₂= Φ_odb/ Φ_pad , wskaźnik odbicia R=k=W₁/W_2,id= Φ_odb/ Φ_odb,wzorca , fukcji rozkładu BRDF=W₁/z₁=dL_odb/(d Φ/ds)=dL_odb/E_pad.

4. Pochłanianie promieniowanie przez ośrodek i na powierzchni

Pochłanianie promieniowania polega na absorpcji energii w ośrodku, zachodzi bezpośrednio w warstwie podpowierzchniowej(ośrodki nieprzeźroczyste) lub w całej objętości(częściowo przeźroczyste). Pochłanianie energetyczne charakteryzuje tzw współczynnik absorpcji a=Φ_a/Φ_pad, Pochłanianie promieniowania- prawo Lamberta-Beera słuszne dla promieniowania monochromatycznego: pochłanianie jest proporcjonalne do grubości ośrodka (p. Lambera), stężenia substancji pochłaniających(p Beera). I_t=I_pad*e^-al. , I_a=I_pad-I_t, gdzie l-gr. Warstwy, C_mol- stężenie substancji pochłaniającej, a=k* C_mol.

IV.

1.Promieniowanie słoneczne- źr. Naturalne słońca :42% energi w widmie IR-A+IR-B, 45% energii w widmie VIS, i 7% energii w widmie UV-A i UV-B. Do ziemi dociera promieniowanie słoneczne zbliżone widmowo do promieniowania ciała doskonale czarnego o temp ok. 5800 K. Graniczną mocą jaką można uzyskać z energia słonecznej na 1m² jest to tzw. stała słoneczka która wynosi 1,367 kW/m² i jest mocą promieniowania słonecznego docierającego do zewnętrznej warstwy atmosfery. Część tej energi jest odbijana lub pochłaniana przez atmosferę, wiec efektywnie można wykorzystać przy powierzchni Ziemi 1kW/m².

2. Wykorzystanie promieniowania słonecznego

Budownictwo i architektura:

Systemy pasywne: -Układ zysków bezpośrednich(Wysoka sprawność, mała bezwładność, wahania temperatury, zależność od nasłonecznienia) – układ zysków pośrednich(mniejsza sprawność, bezwładność cieplna, stabilizacja temperatury). Systemy pasywnego dogrzewania budynków pozwalają zaoszczędzić do 30% energii cieplnej. Koszt budowy rośnie o ok8%.

Systemy aktywne to układy niskotemperaturowe(kolektory słoneczne i stawy słoneczne) , wysokotemperaturowe(elektrownie słoneczne).

Kolektory słoneczne- urządzenia służące do zamiany energii promieniowania słonczego na energię cieplną magazynowaną w postaci ciepłej wody. Jest to metoda uznawana za wydajną i funkcjonalną. Kolektor odbiera en. Słoneczną i przekazuje ją przez tzw. Czynnik grzewczy i wymiennik ciepła jaką ciepłą wodę użytkową, wodę wspomagającą układ ogrzewania, lub innych celów.

Kolektor plaski- budowa(absorber na którego powierzchni pochłaniane jest promieniowanie słoneczne, przykrycia przeźroczyste, izolacja cieplna, obudowa zewnętrzna) przeznaczenia(ogrzewnie: pomieszczeń, basenów kąpielowych, ciepłej wody użytkowej).

Kolektor rurowy-próżniowy :Budowa(długa rurka wypełniona parującym freonem, który skrapla się w górnej części oddając ciepło w skraplaczu, całość zamknięte szczelnie w podwójnej rurze z próżnią, ponieważ jest to przemiana izochoryczna ciśnienie i temp w skraplaczu są wysokie, zestaw składa się z 10-30 rur , a ciepło z każdej z nich oddawane jest do zbiorczej rury kolektorowej, przez którą przepływa ciecz solarna, ciecz solarna to roztwór glikolu, przekazuje ciepło do zasobnika cieplej wody, który magazynuje podgrzaną wodę)

Stawy słoneczne- (kolejne warstwy stawu pochłaniają promieniowanie i izoluja najcieplejszą warstwę denną, niezbędne jest uzupełnianie stężeń: woda na wierzchu a gęsta solanka na dnie, do pracy potrzebny przetwornik osmatyczny, destylarka, wymiennik jonowy)

Układy wysokotemperaturowe( czynnik chłodzący na ok. 300 stopni.): zdecentralizowane( przemiana promieniowania w ciepło odbywa się w wielu pojedynczych koncentratorach, a czynnik chłodzący jest zbierany z wielu koncentratorów – zwierciadło paraboliczne, koncentratory talerzowe), scentralizowane(zogniskowane promieniowanie z dużego obszaru na jednym koncentratorze, w którym nagrzew się czynnik chłodzący – wierze słoneczne)

Zwierciadła paraboliczne- w kształcie wyprofilowanego długiego prostokąta koncentruje promieniowanie na rurze pokrytej absorberem i umieszczonej w ognisku, w odbiorniku skoncentrowane promieniowanie nagrzewa ciecz chłodzącą, w wymienniku ciepła ciecz oddaje ciepło wodzie która przekształca się w parę

Koncentratory talerzowe- paraboliczne zwierciadło w kształcie talerza koncentruje promieniowanie na odbiorniku umieszczonym w ognisku, w odbiorniku skoncentrowane promienie ogrzewają ciecz chłodzącą lub bezpośrednio wytwarzana jest tam para

Wierze słoneczne- wiele płaskich zwierciadeł kieruje promienie do odbiornika umieszczonego na wieży, skoncentrowane w odbiorniku promienie nagrzewają ciecz, instalacja jest uzupelniana zbiornikiem nagrzanej cieczy służącej za buforowy zasobnik ciepła, w wymienniku ciecz chłodząca oddaje ciepło i powstaje tam para.

3. Zjawisko fotowoltaiczne i jego zastosowanie

Zjawisko fotowoltaiczne jest to zjawisko fotoelektryczne wewnętrzne polegające na przenoszeniu nośników ładunku elektrycznego pomiędzy pasmami energetycznymi po naświetleniu jej promieniowaniem elektromagnetycznym o odpowiedniej częstotliwości.

Powstanie siły elektromotorycznej w ciele stałym pod wpływem promieniowania optycznego jest przejawem zjawiska fotoelektrycznego wewnętrznego. Przejście elektronów w ciele stałym z pasma walencyjnego do pasma przewodnictwa wyzwala absorpcję promieniowania. Pochłonięte fotony światła wybijają elektrony z sieci krystalicznej, tworzą się pary elektronowe. Pod wpływem wewnętrznego pola elektrycznego, w warstwie następują dyfuzje czyli przejście dziur do obszaru p półprzewodnikowego, a elektronów do obszaru n. Elektrony które przeszły do obszaru n ładują tę część półprzewodnika ujemnie, natomiast dziury ładują obszar p półprzewodnika dodatnio. Pomiędzy dwoma warstwami występuje różnica potencjałów. Jeżeli p i n są połączone to płynie prąd przeciwnie do kierunku przewodzenia ogniw.

Wykorzystanie :baterie słoneczne, przyrządy przenośne, oświetlenie, zasilanie obiektów ruchomych, pomocnicze źródła zasilania, zasilanie obiektów kosmicznych, elektrownie fotowoltaiczne.

4. Elektryczne promienniki podczerwieni

Promienniki podczerwieni to urządzenia do wytwarzania i ukierunkowania strumienia promieniowania podczerwonego wykorzystywanego w celach grzewczych.

Temperaturowe promienniki podczerwieni : Sao to urządzenia w których występuje element grzejny rozgrzany do temperatury znacząco wyższej niż otoczenie. Energie cieplną do nagrzania promiennika dostarcza przepływający prąd przez element grzejny, ponieważ elementy grzejne są zwykle elementami rezystancyjnymi, cały promień stanowi obciążenie czysto rezystancyjne. Zastosowanie do ogrzewania hal, magazynów, kościołów, warsztatów, miejsc pracy, zastosowanie w medycynie, osuszanie i podgrzewanie. Opis promiennika elektrycznego: lampa z umieszczonym wewnątrz żarnikiem, który podobnie jak w żarówce rozgrzewa się do wysokiej temperatury. Żarnik takiego promiennika ma jednak tak dobrany stosunek oporu elektrycznego do grubości, że nagrzewa się do temperatury nieco niższej niż jego odpowiednik w zwykłej żarówce, więc maksimum widmowe emitowanego przez niego promieniowania elektromagnetycznego znajduje się w zakresie podczerwieni. Zastosowanie: do ogrzewania wnętrz, w saunach na podczerwień, w medycynie.

5.Półprzewodnikowe źródła promieniowania podczerwonego

Dioda elektroluminescencyjna, dioda świecąca, LED (ang. Light Emitting Diode) – dioda zaliczana do półprzewodnikowych przyrządów optoelektronicznych, emitujących promieniowanie w zakresie światła widzialnego i podczerwieni. Idealna dioda LED emituje światło monochromatyczne. Diody wykonane z GaAs emitują podczerwień

Dioda Laserowa- dioda w której do emisji promieniowania wykorzystuje się zjawisko zachodzące w złączu półprzewodnikowym p-n, przy czym stan wzbudzenia uzyskuje się dzięki przepływającemu przez złącze prądowi. Dioda laserowa pracuje jako laser wtedy, gdy ilość światła wytworzonego w procesie emisji wymuszonej jest większa od sumy strat, następuje to po przekroczeniu pewnej wartości prądu. Zastosowanie

6. Lasery jako źródła promieniowania optycznego (zasada działania, rodzaje, zastosowanie)

Laser jest to generator promieniowania optycznego wykorzystujący zjawisko emisji wymuszonej. Otrzymywane promieniowanie ma charakterystyczne właściwości: bardzo małą szerokości lini emisyjnej, jest spolaryzowane, spójne w czasie i przestrzeni , o bardzo małej rozbieżności. Zasadniczymi częściami lasera są : ośrodek czynny, rezonator optyczny, układ pompujący. Układ pompujący dostarcza energie do ośrodka czynnego, w ośrodku czynnym zachodzi akcja laserowa czyli laserowe wzmocnienie fotonów, a układ optyczny umożliwia wybijanie odpowiednich fotonów. Aby mogło zajść akcja laserowa, wzmocnienie promieniowania w obszarze czynnym musi co najmniej równoważyć straty promieniowania w rezonatorze oraz emisje części promieniowania na zewnątrz rezonatora. Rodzaje: Lasery gazowe(l. Azotowy - 308nm, l. Kryptonowy – 647nm, l. Helowo-neonowy – 543nm),lasery na ciele stałym(l. Rubinowy 694,3nm), lasery na cieczach (l. barwnikowe), lasery półprzewodnikowe(złączowe, bezzłączowe).

Zastosowanie: Poligrafia, Znakowanie produktów, laserowe cięcie metali, Technologia wojskowa(dalmierz, naprowadzanie, broń energetyczna), medycyna (chirurgia), telekomunikacja(światłowody, płyty CD).

7. Promieniowanie ultrafioletowe: zakresy, źródła, oddziaływanie na człowieka,

techniczny daleki ultrafiolet - długość fali 100-200 nm bliski ultrafiolet - długość fali 200-380 nm

ze względu na działanie na człowieka : UV-C - długość fali 200-280 nm UV-B - długość fali 280-320 nm UV-A - długość fali 320-380 nm

Źródła :lampy rtęciowe nisko i wysokoprężne, kwarcowe niskociśnieniowe, halogenkowe wysokoprężne, metalohalogenkowe promienniki UV, lampy WOODa, fluorescencyjne (świetlówki aktyniczne, bakteriobójcze), lasery(azotowy), luk elektryczny.

Oddziaływanie na człowieka : powstanie pigmentu(opalenizna), wzmożenie rozpadu białek, zmniejszenie zwiększonego stanu glukozy, synteza związków przeciw krzywicznych, szybszy wzrost komórek naskórka, pobudzenie działania przysadki, tarczycy i nadnerczy, jajników i jąder; obniżenie podwyższonego ciśnienia krwi, zwiększenie liczby białych i czerwonych krwinek, działanie bakteriobójcze, działanie na oko(zapalenie spojówki i rogówki, zaćma, choroby siatkówki), działanie na skóre(rumień, przebarwienia skóry, zmiany przed nowotworowe i nowotworowe)