Optoelektronika kolo 1, Edukacja, studia, Semestr IV, Optoelektronika, Pytania na koła, zestaw 8


Optoelektronika - koło 1

  1. Widzenie fotopowe i skotopowe - charakterystyki V() i V'().

Widzenie fotopowe- dzienne V() , lmax=555nm

Widzenie skotopowe - nocne V'() , lmax=507nm

V() - funkcja skuteczności świetlnej widmowej względnej

Widzenie fotopowe - widzenie za pomocą czopków, reagują na barwy

Widzenie skotopowe - widzenie za pomocą pręcików, zauważa zmiany luminacji, ale nie rozróżnia barw

WYKRESY!!!

2. Jaka grubość i współczynnik załamania powinna mieć warstwa antyrefleksyjna AR na granicy ośrodków powietrze - płytka materiału o n=2,56 dla =560nm. Wyznaczyć stosunek transmisji stosu 8 powierzchni granicznych bez i z warstwą AR dla =150 nm.

n - współczynnik warstwy AR

n= (n1*n2) , n=1,6

0x08 graphic
d =  / 4n grub. AR d = 87 , 5nm

a) bez AR:

=0 , = (4 n1 n2) / (n1+n2)^2 , =0,808

T=[1-ρ^2] ()^8 =0,18

b) z AR:

12= (4n1 n) / (n+n1)^2

23= (4n1 n3) / (n+n3)^2
T=^8

  1. Promień odbity od ośrodka o n=1,732 jest całkowicie spolaryzowany. Wyznacz kąt padania.

tg=n1/n2

tg=1,732

=60

  1. Dla jakiej długości fali wystąpi maksimum mocy ciała doskonale czarnego o temperaturze T=5000K? Stała Wiena c=2,8978*10^-3 m*K.

max*T=2,8978E-3mK , max=c/T , max=579nm.

  1. Wyznacz transmisję 3 idealnych polaryzatorów o następujących orientacjach (kąty względem osi układu współrzędnych):

a) 1-0 2-45 3-90

b) 1-90 2-0 3-30

c) 1-30 2-60 3-90

a) 1=0 , I1=Io*cos^2 (0) =Io uwzględniając, że jest to pierwszy polaryzator I1=0.5*Io

2=45 , I2=I1*cos^2 (45) =0.5*I1=0.25*Io

=45 , I3=I2*cos^2 (45) =0.5*I2=0.125*Io

Transmisja tego układu jest równa 1/8 , T=0.125 bo T=I3/Io = (1/8 Io)/Io

b) 1=0 , I1=Io*cos^2 (0) =Io ze względu na pierwszy polaryzator I1=0.5*Io

2=90 , I2=I1*cos^2 (90) =0

Transmisja tego układu jest równa 0 , T=0

c) 1=0 , I1=Io*cos^2 (0) =Io ze względu na pierwszy polaryzator I1=0.5*Io

2=30 , I2=I1*cos^2 (30) =0.5*0.75*Io=0.375 Io

=30 , I3=I2*cos^2 (30) =0.75*0.375*Io=0.28125 Io

Transmisja tego układu jest równa T=0.28125 , bo T=I3/Io = (0.28125 Io)/Io

  1. Luminancja świetlna i energetyczna (związki).

Luminancja Lv (radiancja Le) z danego punktu przestrzeni w określonym kierunku (,) jest to strumień emitowany w jednostkowym kącie bryłowym  zawierającym dany kierunek, przechodzący przez jednostkową powierzchnię prostopadłą do tego kierunku.

Luminacja świetlna [system fotometryczny]:

Lv=v/A [nit]

Luminacja energetyczna [s. radiometryczny]

Le=e/A [W/(m^2*sr]

Związek:

v=683e()V()d w granicach 380 780

  1. Zjawiska fizyczne wykorzystywane w źródłach promieniowania.

0x08 graphic

a) katodo luminescencja - strumień elektronów
b) fotoluminescencja - pobudzenie światłem
- fluorescencja - szybka t(0,l-l0ms), gazy,pary
- fosforescencja-wolna t(l0ms-10s), ciała stałe
c) elektroluminescencja-energia pola elektr.
d) chemoluminescencja- bioluminescencja
e) mechanoluminescencja
f) Sonoluminescencja- en. akustyczna

g) świecenie żarowe

h) rekombinacja promienista - diody LED - emisja spontaniczna

i)akcja laserowa - emisja wymuszona

j) bioluminescencja - robaczki świętojańskie

  1. Warunki wystąpienia akcji laserowej.

-istnienie stanów niestabilnych,

-dostarczanie energii do zmiany stanu na metastabilny -pompowanie,

-inwersja obsadzeń w stanie metastabilnym -więcej atomów w stanie w zbudzonym niż podstawowym

-musi nastąpić emisja wymuszona,

-sprzężenie zwrotne - wzmocnienie optyczne.

  1. Parametry i charakterystyki robocze LD.

-prąd progowy, optyczna moc wyjściowa, środkowa długość fali, temp. pracy, napięcie wsteczne, temp. gromadzenia, szerokość kątowa i
widmowa wiązki, sprawność.

CHARAKTERYSTYKI!!!!

10. W jakim stopniu zmieni się szerokość połówkowa prążka transmisji interferometru Farby - Perrot, gdy współczynnik odbicia luster wzrośnie z ρ=0,5 do ρ=0,98.

=4/F,   szerokość połówkowa prążka, F=4ρ/(1- ρ )^2

F1=2/0.25=8, =4/2,83=1,41

F2=3,92/0.0004=9800, =4/98,99=0,04

0x08 graphic
/=35,25

11. Wyznacz maksymalne natężenie promieniowania powstającego ze złożenia

oddziaływania 4 źródeł o natężeniu I0 - a) koherentnych, b) nie koherentnych.

  1. koherentnych (spójnych) -mogą interferować,

cosmax=1,

Ii=I1+I2+2( I1*I2)*cos(1)=4Io

Iii=I3+I4+2( I3*I4)*cos(2)=4Io

Iiii=4*Io+4*Io+2(4*Io*4*Io)=16Io

  1. nie koherentnych

cos,

Ii=I1+I2+2( I1*I2)*cos(1)=2Io

Iii=I3+I4+2( I3*I4)*cos(2)=2Io

Iiii=Ii+Iii=4Io

12. Wyznacz natężenie strumienia światła padającego prostopadle na powierzchnię graniczną woda / powietrze.

13. Jaką długością fali w powietrzu i w krysztale o n=2,0 będzie charakteryzowany strumień promieniowania o energii E=1500eV. Jaką energię maja fotony promieniowania o niebieskiej barwie w powietrzu ?

h=6,62*10^-34 J*sek=4,14*10^-15 eV*sek 1eV=1,6x*10^-19 J c=3*10^10 cm/sek

E=h*=(h*c) /c*), =hc/nE, n=c/v

dla powietrza: n1=1, =0,828nm

dla kryształu: n2=2, =0,414nm

zakres niebieskiej barwy to =455-492nm

wybieram z zakresu =475nm

więc w powietrzu: n=1, E=2,61 eV

14. Białe światło pada prostopadle na cienką warstwę o n=1,5 i d=500nm.

Dla jakiej długości fali z (pasma VIS) wystąpi maksimum natężenia strumienia odbitego.

2*d*n=(2m+1)*/2, =4dn/ (2m+1)

 (380nm-780nm) -> m=2,3

dla m=2, czerwone - =750nm

dla m=3, zielone - =500nm

15. Wyjaśnij zjawiska: niebieskie niebo, czerwone zachody słońca, tęcza, migotanie gwiazd.

Niebieskie niebo - rozpraszanie Rayleigha na cząsteczki azotu i tlenu, krótsze fale są rozpraszane bardziej (wsp rozpraszania 1/ ^n).

Czerwone zachody słońca - najw. rozpraszanie dla fal krótszych stąd do Ziemi dociera najwięcej fal dłuższych - czerwony.

Migotanie gwiazd - wsp. załamania zależy od gest. gazu, temp., a atmosfera pod wpływem wiatrów zmienia swe wlasc - fluktuacje gest, nagrzewanie, natężenie z gwiazd jest b. małe.

Tęcza - fale dłuższe są mniej rozpraszane niż fale krótsze. W powietrzu muszą być rozpylone cząsteczki wody. Światło pada zza nas i na kropelkach wody następuje rozsuniecie barw jak w pryzmacie.

16.Luminancja źródła mierzona prostopadle do powierzchni jest równa L=1 cd/m^2.
Wyznacz luminancję źródła w kierunku
=60 (wzgl. Normalnej do powierzchni źródła) zakładając, że I0()=const.

L=dI/ (dA*cos)=1cd/m^2, L0=dI/dA=1
L60=dI0/(dA*cos()=dI0/(dA*cos60)=2cd/m^2

17. Punktowe źródło światła o strumieniu =10 000 lm emituje jednorodnie

we wszystkich kierunkach. Odbiornik o powierzchni czułej A=0,01m^2 umieszczono

w odległości d=0,5 m od źródła. Wyznacz natężenie źródła światła, oświetlenie detektora,
strumień świetlny padający na detektor.

0x08 graphic

Nat. zr. światła: Iv=v/

Iv=v/4=795,7 lm/sr

Oświetlenie detektora :

Edet=d/dA=/4pi*d^2=Iv/d^2=3183 lm/m^2

Str. świetlny padający na detektor:

\sk=Edet*A=31,83 lm

18. Porównaj właściwości fotodetektorów: diody PIN, fototranzystora, fotopowielacza.

Fotopowielacz - dokładność poniżej 1%, b. szybkie, czułość 10^-18 W, b. duże wzmocnienie

Wada: konieczność dostarczenia wysokiego napięcia zasilania.

Dioda PIN - najszybsza, niski poziom napięcia zasilania, duża liniowość, najmniejsza czułość.

Fotorezystor: dość duża czułość, mała liniowość, najmniejsza szybkość, małe napięcie zasilania.

19. Spójność czasowa promieniowania.

Spójność czasowa promieniowania- zgodność fazowa miedzy wiązkami

promieniowania wychodzącego z jednego punktu po przebyciu przez
nie pewnej drogi optycznej. Charakteryzuje ją czas spójności.

20. Źródło monochromatyczne o =555 nm emituje strumień mocy 146,413 W.
Wyznacz strumień świetlny tego źródła.

1W=683 lumeny

146,413 W = v

v=683*146,413=l00000 lm.

21. = pytanie 11.

22. Porównaj natężenia strumieni PROMIENIOWANIA o długościach FAL 0 i 3 rozproszonego NA OBIEKTACH O WYMIARACH a<< , POD KĄTEM 36,5 względem KIERUNKU PROPAGACJI STRUMIENIA.

Współczynnik rozproszenia Rayleigha

 CV^2*(^-4)

 CV^2*(3^-4

(/3^-4=81

23. W JAKIM ZAKRESIE KĄTÓW PADANIA, STRUMIEŃ ŚWIATŁA PADAJĄCY NA GRANICĘ OŚRODKÓW WODA / POWIETRZE NIE BEDZIE WIDZIANY w POWIETRZU.

Aby strumień nie był widoczny w powietrzu musi nastąpić CWO. Z warunków Fresnela otrzymujemy

n2singr=n1sin90

singr=n1/n2=1/1, 33

gr=48,75

Dla kątów Z zakresu 48,75-90 promień z wody nie będzie widoczny w powietrzu.

24. Jaką Długością FALI w POWIETRZU I W KRYSZTALE o n=2,0 BĘDZIE CHARAKTERYZOWANY STRUMIEŃ PROMIENIOWANIA O ENIERGII 1500 eV.

JAKĄ ENERGIĘ MAJĄ FOTONY PROMIENIOWANIA O NIEBIESKIEJ BARWIE

h=4,14 * 10^(-15)eV*s

25. OKREŚL KRYTYCZNE SZEROKOSCI PASMA ZABRONIONEGO MATERIAŁÓW ZAPEWNIAJACYCH CAŁKOWITĄ ( IDEALNĄ) TRANSMISJĘ I CAŁKOWITĄ ABSORPCJĘ FOTONÓW z pasma widzialnego.

E= h*c/

E1=h*c/1=3,286eV

E2=h*c/=1,592eV

Jeżeli foton ma energie większa od E1 nastąpi transmisja, a jeżeli energia zawiera się poniżej E2 nastąpi całkowita absorpcja

Pasmo mniejsze od Ecz - absorpcja

Pasmo mniejsze od En- transmisja

26. STRUMIEŃ ŚWIATŁA PADA NA ŚCIANKĘ SZKLANEGO AKWARIUM WYPEŁNIONEGO WODĄ. JAKA Część STRUMIENIA ODBIJA SIE NA PRZEDNIEJ POWIERZCHNI SZKLA A Jaka NA JEGO TYLNEJ POWIERZCHNI ?

n1=1, n2=1,52, n3=1,33

ρ1=( (n2-n1)/(n2+n1))^2=0,0426=4,26% - tyle odbite od 1szej ścianki

Dalej transmitowane jest 0,9574

ρ2=( (n3-n2)/(n3+n2))^2=0,0044=0,44%

(1-ρ1)ρ2=0,425% - odbite od tylnej ścianki

Czyli z padającego promienia:

-na pierwszej powierzchni odbija się 4,26% strumienia
-na drugiej powierzchni odbija się 0,425% strumienia

27. CZTERY IDEALNE POLARYZATORY SA USYTUAWANE WZDLUZ PROSTEJ PROPAGACJI STRUMIENIA, A ICH PLASZCZYZNY POLARYZACJI SA SKRECONE O KAT 30WZGLEDEM POPRZEDNIEGO. WYZNACZ TRANSMISJE TAKIEGO ZESTAWU POLARYZATORORÓW DLA STRUMIENIA SWIATLA NIE SPOLARYZOWANEGO PADAJACEGO NA WEJSCIOWY POLARYZATOR.

T-I/Imax=Imax*0.5*cos^2*cos^2*cos^2/Imax=27/128

28. ZAPROJEKTOJ WARSTWE ANTYREFLEKSYJNA I WARSTWE ZWIERCIADLA DIELELEKTRYCZNEGO DLA SZKLA o n=1,5 DLA PROMIENIOWANIA O =600 nm.

Warstwa antyrefleksyjna - wygaszana - warunek

0x08 graphic
2nd=((1/2)+m))

2nd=(2m+1) /2 dla m=0

d=/(4n) , d=122, 5 [nm]

Zwierciadło dielektryczne: (rozlicza dróg optycznych 0 /2)

n1= (n0*n); 2nld=2m/2

n1=1,22

29. Luminacja idealnego ŹRÓDŁA LAmBERTOwSKIEGO MIERZONA FOTOMETREM PROSTOPADLE DO POWIERZCHNI ZRODLA JEST ROWNA L=1,15 cd/m^2, a natężenie ŚWIATLA I=2,82 cd. WYZNACZ LUMINACJE I natężenie PROMIENIOWANIA W KIERUNKU =45 WZGL. NORMALNEJ DO ZRODLA.

Ponieważ jest to idealne źródło Lambertowskie to jego luminacja

Nie zależy od kąta. Zatem L=1, 15cd,/m^2

I=I0cos() =I\143cos (45) =1,994 [cd]

30. Jak zmieni SIĘ OSWIETLENIE E POWIERZCHNI, GDY ZRODLO EMITUJACE
równoległy strumień ŚWIATŁA
=10 lumenów o średnicy d=2,521m zostanie pochylone tworząc KAT =60 Z NORMALNA DO OSWIETLANEJ powierzchni.

Ev=v/A*COS () =10/ ( \ 135 ( 1,26155 ) ^2) * cos ( 60) =11m/m^2
dla =O E' '=/A=10/((1,26155)^2)=21m/m^2

31. = pytanie 20.

32. = pytanie 17.

33. Naszkicuj zmianę mocy optycznej LD, sterowanej z źródła prądowego I0=3,5 , Ip=const w funkcji malejącej temperatury otoczenia.

34. Określ ILOSCIOWE WLASCIWOSCI MATERIALU - LUMINOFORU EMITUJĄCEGO Światło O barwie ZIELONEJ.

Jest to materiał, który szybko się pobudza i nieco wolniej wygasza.
Emituje światło o barwie zielonej zatem o dl. z zakresu 482-577 [nm]

Zatem przerwa energetyczna wynosi :

E=hc/ 2,15eV- 2,58eV

35. STRUMIEŃ SWIATLA PADA NA PLYTKE POLISTYRENU POD KATEM =10. WYZNACZ Kąt ZAŁMANIA PROMIENIA. STALA DIELEKTRYCZNA POLISTYRENU k=2,3.

sin (10) /sin () =n2/nl=vl/v2=c/v2= (l/ ( (n*\147) ) ) / (l/ (
(n*\147*k) ) )=k

sin()=sin(10)/ k=0,1145

=6,57

36. MATERIAŁ OPTYCZNY O WSPOLCZYNNIKU ODBICIA R=0,15 i WSPÓŁCZYNNIKU ABSORBCJI =100cm^(-1) ZASTOSOWANO JAKO EKRAN TLUMIACY STRUMIEN PROMIENIOWANIA. WYZNACZ GRUBOSC EKRANU, KTÓRY PRZEPUSCI JEDYNIE 1% STRUMIENIA. WYZNACZ CZASTKOWE ZMIANY STRUMIENIA NA KAZDYM ETAPIE ODDZIALYWANIA PROMIENIA Z WARSTWA EKRANU.


Iwy/Iwe=1/85=10^(-d) -z prawa Bougera

Log l/85=-d => d=log84/ =0,019cm

37. LASER He - Ne Z REZONATOREM O L=30cm I ZWIERCIADŁACH O R=0,99 EMITUJE PROMIENIOWANIE O =632,8nm. Wyznaczyć DROGE SPOJNOSCI promienia TEGO LASERA.­

s=c/ f

V=c/2L* (1-R) / (R)

LS=C/ (2 V) =100/  [m]

38. Amplitudowy współczynnik odbicia w rezonatorze Fabry - Perot r=0,8944. Określ:

współczynnik FINESE F, SZEROKOSC POŁÓWKOWĄ prążka δ.

δ=r^2

F=4δ/ (1-δ)^2

F'=r/ (1-r)

Ksi\189=4/F

39. Bańka mydlana O GRUBOSCI d=0,5nm JEST OŚWIETLONA PROSTOPADLE
do warstw światłem słonecznym. WYZNACZ BARWĘ ŚWIATŁA TRANSMITOWANEGO i odbitego od bańki.

2nd=2*1,33*0,5nm=1,33nm

Z zależności 2nd= (2m+l) /2

Dla m=2

=2*1,33 nm/ (2m +1) =532nm -zielone
Dla m=3

=2*1,33 nm/ (2m +1) =380nm -fioletowe

40. Wyznacz transmisję SWIATLA NIE SPOLARYZOWANEGO PRZEZ NASTĘPUJĄCE układy optyczne (OZNACZENIE: POL-POLARYZATOR, L4-PLYTKA /4, L2 /2) O elementach ZORIENTOWANYCH WZGLEDEM OSI UKLADU WSPÓŁRZĘDNYCH .

a) POL 0 POL 30 POL 60

b) POL 0 L4 45 POL 90
c) POL 0
L2 35 POL 70

d) POL 0 L4 45 L4 135 POL 0

0x08 graphic

T1=1/2(cos^2(30))^2=9/32

T2=1/2cos^2 (45)=1/4

T3=1/2

T4=1/4

41. ZRODLO PROMIENIOWANIA EMITUJE 2 MONOCHROMATYCZNE WIAZKI

O 1=510nm O MOCY 20W, 2=610nm O MOCY 10W. WYZNACZ: a) STRUMIEN

PROMIENIOWANIA ZRODLA, b) STRUMIEN SWIETLNY ZRODLA, c) SKUTECZNOSC SWIETLNA PROMIENIOWANIA.

a) e=10W+20W=30W

b) 1W- 6831m

30W - x

V ( 1=510nm) =V ( 2=610) =1/2

V=683(1/2*20+1/2*10)
c) k=v/e

42.W ODLEGLOSCI h=25m OD POWIERZCHNI S ZNAJDUJE SIE ZRODLO z EMITUJACE RÓWNOMIERNIE WE WSZYSTKICH KIERUNKACH O NATEZENIU I=100 cd . WYZNACZ OŚWIETLENIE ELEMENTU POWIERZCHNI LEZACEGO NA POWIERZCHNI S WIDZIANEGO ZE ZRÓDŁA POD KATEM =30 WZGL. NORMALNEJ DO POWIERZCHNI S.

Ee=e/Ai=Ie/Ri^2= (Ie*A/ (R/cos) ^2) / (A/cos) =Ie/R^2Cos^3

Ee= I/R^2* cos^3 ( 3O )

Ee=0,104 [cd/n^2]=[lx]

43. Włókno żarowe (PRZYBLIŻENIE ciała DOSKONALE CZARNEGO) JEST STOPNIOWO ogrzewane do temperatury 200C, 1000C, 1500C. Wyznacz DŁUGOŚCI fal dla których WŁÓKNO EMITUJE WIĘKSZOŚĆ ENERGII DO danej temperatury.

Z prawa Wiena:

max*T=2,8978*10^(-3) [m*K]
T1=200C=473,15K max=6,12nm

T1=1000C=1273,15K max=2,276nm
T1=1500C=1723,15K max=1,68nm

8

www.eti.from.pl

www.eti.from.pl

www.eti.from.pl

ucz się pilnie! ;)

www.eti.from.pl

ucz się pilnie! ;)

www.eti.from.pl

ucz się pilnie! ;)

www.eti.from.pl

ucz się pilnie! ;)



Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
ASK-koło pierwsze pytania z mojej grupy, Edukacja, studia, Semestr IV, Architektura Systemów Kompute
liniowkaWKLEPANE PYTANIA, Edukacja, studia, Semestr IV, Układy Elektroniczne
pytania na smoki, Edukacja, studia, Semestr IV, Technika Mikroprocesorowa
opracowane pytania na ASK@, Edukacja, studia, Semestr IV, Architektura Systemów Komputerowych, Oprac
Pytania przykl ASK1, Edukacja, studia, Semestr IV, Architektura Systemów Komputerowych, Opracowania
Pytania przykl ASK2, Edukacja, studia, Semestr IV, Architektura Systemów Komputerowych, Opracowania
TECHNIKA MIKROPROCESOROWA (1), Edukacja, studia, Semestr IV, Technika Mikroprocesorowa
Układy Elektroniczne zagadnienia, Edukacja, studia, Semestr IV, Układy Elektroniczne
JavaScript- podstawy, Edukacja, studia, Semestr IV, Języki Programowania Wysokiego Poziomu, Java skr
ask4, Edukacja, studia, Semestr IV, Architektura Systemów Komputerowych, Wyklad
Cw8LPCPS, Edukacja, studia, Semestr IV, Podstawy i Algorytmy Przetwarzania Sygnałów, Ćwiczenia, Cwic
Projekt 3, Edukacja, studia, Semestr IV, Architektura Systemów Komputerowych, Projekt, Projekt 3
ask1, Edukacja, studia, Semestr IV, Architektura Systemów Komputerowych, Wyklad
SzybkiStart, Edukacja, studia, Semestr IV, Języki Programowania Wysokiego Poziomu, Java skrypty, inn
cps tablica transformat, Edukacja, studia, Semestr IV, Podstawy i Algorytmy Przetwarzania Sygnałów
Teoria 2003, Edukacja, studia, Semestr IV, Architektura Systemów Komputerowych, Opracowania pytań
LAST MINUTE mikroproce 150pytan zminimalizowane by wookie, Edukacja, studia, Semestr IV, Technika Mi
assembler 1, Edukacja, studia, Semestr IV, Architektura Systemów Komputerowych, Projekt, Projekt 1
Technika mikroprocesorowa, Edukacja, studia, Semestr IV, Technika Mikroprocesorowa

więcej podobnych podstron