Ответы на вопросы

КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ ПО СВЕТОТЕХНИКЕ
для студентов заочной формы обучения

Работа состоит из четырех заданий. Выбор вариантов по шифру зачетной книжки
1 задание по последней цифре
2 задание по сумме двух последних
3 задание по сумме трех последних
4 задание по сумме четырех последних

По дисциплине – зачет. Готовиться по курсу лекций, литературе и контрольным вопросам к зачету в следующем файле (УМКД светотехника)

1 ЗАДАНИЕ. Природа излучения. Волновая теория.
1. (3 балла). Что такое свет? (дать определение).
2. (3 балла). Электрическая составляющая плоской электромагнитной волны (записать формулу и расшифровать обозначения).
3. (3 балла). Скорость электромагнитной волны в вакууме и прозрачной среде (записать формулы и расшифровать обозначения).
4. (3 балла). Что такое период, частота, длина волны и связи между этими величинами (определения, записать формулы).
5. (3 балла). Шкала электромагнитных волн (описать свойства э.м. волн и нарисовать схему шкалы).

2 ЗАДАНИЕ. Природа излучения. Квантовая теория.
1. (3 балла). Гипотеза М.Планка (сформулировать).
2. (3 балла). Энергия фотона (записать формулу и расшифровать обозначения).
3. (3 балла). Масса фотона (записать формулу и расшифровать обозначения) — 3 балла.
4. (3 балла). Импульс фотона (записать формулу и расшифровать обозначения) — 3 балла.
5. (3 балла). Формула расчета энергии фотона.
Описать спектры атомов, молекул, теплового излучения (описать).

3 ЗАДАНИЕ. Энергия и поток излучения
1. (3 балла). Обозначение энергии, размерность, опишите превращения (приключения) энергии излучения.
2. (3 балла). Определение и формула потока излучения, размерность, количественные характеристики потока.
3. (3 балла). Коэффициент (глубины) пульсации (записать формулу и расшифровать обозначения).
4. (3 балла). Пульсации каких источников света наиболее опасны.
5. (3 балла). Стробоскопический эффект, его положительные и отрицательные свойства.

4 ЗАДАНИЕ. Сила излучения (энергетическая сила света)
1. (3 балла). Определение и формула силы излучения, размерность.
2. (3 балла). Телесный угол: рисунок, определение, формула, размерность.
3. (3 балла). Телесный угла для произвольной поверхности: рисунок, формула.
4. (3 балла). Элементарный зональный телесный угол: формула, вывод формулы.
5. (3 балла). Связь плоского и телесного углов: формула, вывод формулы.

5 ЗАДАНИЕ. Сила излучения (энергетическая сила света).
1. (3 балла). Точечные излучатели: определение.
2. (3 балла). Фотометрическое тело излучателя: определение.
3. (3 балла). Описание фотометрического тела круглосимметричных излучателей.
4. (3 балла). Описание фотометрического тела несимметричных излучателей.
5. (3 балла). Расчет потока излучения круглосимметричных излучателей.

6 ЗАДАНИЕ. Энергетическая светимость и яркость.
1. (3 балла). Определение и формула энергетической светимости, размерность.
2. (3 балла). Определение и формула энергетической яркости, размерность.
3. (3 балла). Рисунок к определению энергетической яркости.
4. (3 балла). Формула энергетической яркости для равноярких излучателей.
5. (3 балла). Связь яркости, светимости и потока излучения равноярких излучателей.




7 ЗАДАНИЕ. Равнояркие излучатели (расчет силы и потока излучения).
1. (5 баллов). Записать связь силы излучения и энергетической яркости.
2. (5 баллов). Вывести связь потока излучения и светимости с яркостью
3. (5 баллов). Определить силу излучения и поток, создаваемый равноярким шаром диаметром D.

8 ЗАДАНИЕ. Облученность (плотность облучения, энергетическая освещенность).
1. (3 балла). Определение рисунок и формула облученности, размерность.
2. (3 балла). Отличия понятий энергетическая светимость и облученность.
Пространственные зависимости облученности.
3. (3 балла). Записать формулу облученности, которая создается несколькими излучателями
4. (6 баллов). Рисунок и вывод формулы облученности, создаваемой точечным источником.

9 ЗАДАНИЕ. Спектральная плотность потока излучения
1. (3 балла). Определение и формула плотность потока излучения, размерность.
2. (3 балла). Описание однородных и сложных излучений. Спектрометры.
3. (3 балла). Получение величины потока излучения с заданной спектральной плотностью.
4. (3 балла). Вывод связи и .
5. (3 балла). Спектральные плотности энергетических характеристик излучения.

10 ЗАДАНИЕ. Оптические характеристики тел
1. (3 балла). Рисунок, поясняющий процессы, происходящие на границе двух прозрачных сред.
2. (3 балла). Записать формулы коэффициентов поглощения, отражения и пропускания (ПОП).
3. (3 балла). Уравнениями определяющие спектральные значения коэффициентов (ПОП).
4. (3 балла). Уравнениями определяющие свойства коэффициентов (ПОП).
5. (3 балла). Связь между спектральными и интегральными коэффициентами (ПОП).

11 ЗАДАНИЕ. Приемники оптического излучения
1. (3 балла). Предназначение приемников. Примеры.
2. (3 балла). Интегральная чувствительность приемника (определение, формула.)
3. (3 балла). Вывод и уравнение связи интегральной чувствительности, коэффициента поглощения и энергетического выхода.
4. (3 балла). Спектральная чувствительность приемника.
5. (3 балла). Определения чувствительностей приемника через мощность.

12 ЗАДАНИЕ. Эффективный поток излучения
1. (3 балла). Что такое эффективный поток излучения?
2. (3 балла). Записать уравнения эффективного потока для монохроматического и сложного излучения.
3. (3 балла). Выразить сложный эффективный поток через спектральную плотность потока излучения.
4. (3 балла). Записать определение и формулу для относительной спектральной чувствительности приемника.
5. (3 балла). Записать формулу для определения эффективный потока для любого приемника.

13 ЗАДАНИЕ. Системы эффективных величин излучения
1. (6 баллов). Как создаются системы эффективных величин излучения?
2. (3 балла). Записать требования, предъявляемые к эталонному приемнику.
3. (3 балла). Что такое условно-эффективные потоки.
4. (3 балла). Дать характеристику световой, бактерицидной и эритемной системам эыыективных величин.

14 ЗАДАНИЕ. Глаз как приемник излучения
1. (3 балла). Определить три этапа преобразования энергии в глазе.
2. (6 баллов). Рисунок и описание устройства глаза.
3. (6 баллов). Палочки, колбочки, желтое пятно, родопсин, иодопсин.



15 ЗАДАНИЕ. Световая фотометрическая система единиц.
1. (3 балла). Спектральная световая эффективность монохроматического излучения.
2. (3 балла). Нарисовать эскизы световой эффективности для дневного и ночного зрения, обозначив значения длин волн для ,
3. (3 балла). Записать формулу, переводящую любую монохроматическую энергетическую величину в световую.
4. (3 балла). Записать формулу, переводящую любую энергетическую величину со сложным спектром в световую на участке спектра от до .
5. (3 балла). Записать формулу, переводящую любую энергетическую величину со сложным спектром в световую на участке спектра от до в световую.

16 ЗАДАНИЕ. Световая фотометрическая система единиц.
1. (15 баллов=2 балла  8 позиций).
Нарисовать таблицу соответствия световых и энергетических величин.

17 ЗАДАНИЕ. Световой поток и световая энергия.
1. (3 балла). Обозначение, размерность. Что такое люмен? Формула светового потока.
2. (3 балла). Определение, размерность, формула световой отдачи.
3. (3 балла). Определение, размерность, формула световой энергии.
4. (3 балла). Формула световой энергии импульсного источника.
5. (3 балла). Формула световой энергии импульсного источника с конденсатором.

18 ЗАДАНИЕ. Сила света. Освещенность. Экспозиция
1. (3 балла). Определение и формула силы света, размерность.
2. (3 балла). Графическое изображение силы света для симметричных и несимметричных источников.
3. (3 балла). Определение и формула освещенности для сложного излучения, размерность.
4. (3 балла). Определение и формула освещенности для монохроматического излучения.
5. (3 балла). Определение и формула световой экспозиции, размерность.

19 ЗАДАНИЕ. Яркость и светимость поверхности.
1. (3 балла). Определение и формула яркости поверхности с использованием силы света и светового потока, размерность.
2. (3 балла). Определение светимости поверхности, размерность.
3. (3 балла). Выразить светимость, используя спектральную плотность энергетической светимости.
4. (3 балла). Выразить светимость, используя яркость.
5. (3 балла). Выразить светимость, используя коэффициенты отражения и пропускания.

20 ЗАДАНИЕ. Яркость пучка лучей.
1. (6 баллов). Пучок лучей в однородной среде. Мера множества лучей. (Рисунок, формулы, пояснения)
2. (3 балла). Пучок лучей в неоднородной среде. Теорема Штраубеля.
3. (3 балла). Расшифровать обозначения теоремы.
4. (3 балла). Рисунок к теореме (можно из формуляра) .
5. (3 балла). Прохождении пучка лучей последовательно сквозь несколько оптических сред без поглощения. Приведенная яркость.

21 ЗАДАНИЕ. Световые свойства материалов.
1. (3 балла). Рисунок, поясняющий процессы, происходящие на границе двух прозрачных сред.
2. (3 балла). Формулы, определяющие коэффициенты поглощения, отражения и пропускания светового потока
3. (3 балла). Рисунок четырех типов отражения и пропускания
4. (6 баллов). Характеристики четырех типов отражения и пропускания

 
22 ЗАДАНИЕ. Тепловое излучение.
1. (3 балла). Определение. Описать источники ИК, видимого и УФ спектров.
2. (3 балла). Что такое абсолютно черное тело?
3. (3 балла). Формулировка и физический смысл закона Кирхгофа.
4. (6 баллов). Вывод закона Кирхгофа.

23 ЗАДАНИЕ. Спектральная плотность излучения черного тела.
1. (3 балла). Вписать в функцию Планка недостающие члены .
2. (3 балла). Записать связь волновой и частотной спектральной плотности .
3. (3 балла). Вписать в функцию Планка недостающие члены .
4. (3 балла). Физический смысл .
5. (3 балла). Физический смысл . Записать формулу для энергии фотона (кванта) в двух видах.

24 ЗАДАНИЕ. Исследование функции М. Планка.
1. (3 балла). Нарисовать графики энергетической светимости черного тела для разных температур.
2. (3 балла). Формулировка, формулы и физический смысл закона смещения Вина.
3. (3 балла). Вписать недостающие члены в формулу максимума спектральной плотности энергетической светимости
4. (6 баллов). Вывод закона смещения Вина.

25 ЗАДАНИЕ. Закон Стефана – Больцмана.
1. (3 балла). Что такое энергетическая светимость абсолютно черного тела. (Формулировка + формула).
2. (3 балла). Формулировка, формулы и физический смысл закона Стефана – Больцмана
3. (6 баллов). Вывод закона Стефана – Больцмана
4. (3 балла). Выводы исследования функции М. Планка.

26 ЗАДАНИЕ. Функция М. Планка в относительных координатах.
1. (3 балла). Для чего вводится функция М. Планка в относительных координатах.
2. (3 балла). Записать вид относительных координат.
3. (3 балла). Вписать недостающие члены в формулу функции М. Планка в относительных координатах
4. (3 балла). Для чего вводится функция ?
5. (3 балла). Как определяется доля потока излучения на участке с заданными границами 1 и 2?

27 ЗАДАНИЕ. Тепловое излучение реальных тел.
1. (3 балла). Определение и формула спектрального коэффициента теплового излучения
2. (3 балла). Интегральный коэффициент излучения.
Формула для энергетической светимости реальных тел.
3. (3 балла). Определение и формула спектрального коэффициента почернения.
4. (3 балла). Определение и формула интегрального коэффициента почернения.
5. (3 балла). Выразить интегральный коэффициент излучения через коэффициент почернения и коэффициент поглощения.

 

28 ЗАДАНИЕ. Эквивалентные температуры.
1. (3 балла). Что такое эквивалентные температуры?
2. (3 балла). Определение и способ измерения радиационной (энергетической) температуры.
3. (3 балла). Определение и способ измерения яркостной температуры.
4. (3 балла). Определение и способ измерения цветовой температуры.
5. (3 балла). Связи эквивалентных температур с истинной.

29 ЗАДАНИЕ. Люминесценция.
1. (3 балла). Определение люминесцентного излучения.
2. (3 балла). Рисунок, поясняющий природу люминесценции.
3. (3 балла). Виды люминесценции.
4. (3 балла). Формула спектральной плотности излучения люминесценции (энергетической светимости).
5. (3 балла). Сравнение энергий фотона возбуждения и люминесцентного фотона.

30 ЗАДАНИЕ. Классификация люминесценции.
1. (3 балла). Виды люминесценции по методам возбуждения.
2. (3 балла). Виды люминесценции по длительности излучения.
3. (3 балла). Что такое фотолюминесценция дискретных центров.
4. (3 балла). Записать формулу, определяющую количество возбужденных электронов в момент .
5. (3 балла). Вывести формулу для яркости фотолюминесценции дискретных центров.

31 ЗАДАНИЕ. Рекомбинационная фотолюминесценция.
1. (3 балла). Рисунок и описание механизма фотофлюоресценции.
2. (3 балла). Рисунок и описание механизма фотофосфоресценции.
3. (6 баллов). Вывести формулу, определяющую количество возбужденных электронов в момент .
4. (3 балла). Вывести формулу для яркости рекомбинационная фотолюминесценция.

32 ЗАДАНИЕ. Основные законы фотолюминесценции.
1. (3 балла). Записать закон квантовой эквивалентности.
Что такое квантовый и энергетический выход люминесценции?
2. (3 балла). Сформулировать правило Стокса — Ломмеля.
3. (3 балла). Нарисовать рисунок, иллюстрирующий правило Стокса — Ломмеля.
4. (3 балла). Первый закон люминесценции С. И. Вавилова.
5. (3 балла). Второй закон люминесценции С. И. Вавилова.

33 ЗАДАНИЕ. Яркость фотолюминесценции.
1. (3 балла). Определение спектральную эффективность люминесценции
2. (3 балла). Записать выражение для светового потока фотолюминесценции.
3. (3 балла). Что такое световая эффективность люминесценции?
4. (3 балла). Записать выражение для яркости люминесценции.
5. (3 балла). Записать выражение для светимости люминесценции.

34 ЗАДАНИЕ. Применение фотолюминесценции и электролюминесценции.
1. (3 балла). Что такое химический люминесцентный анализ?
Что такое сортовой люминесцентный анализ?
2. (3 балла). Устройство и работа ртутных люминесцентных ламп.
3. (3 балла). Устройство и работа электролюминесцентного конденсатора.
4. (3 балла). Устройство, работа и применение электролюминесцентных преобразователей.
5. (3 балла). Устройство, работа и применение светодиодов.



 


35 ЗАДАНИЕ. Формы преобразования излучения.
1. (3 балла). Закон поглощения света (закон Бугера).
2. (3 балла). Описать: тепловое действие излучения;
фотоэффект; фотолюминесценцию; фотохимическое
и фотобиологическое действия излучения.
3. (6 баллов). Рисунок и описание механизма элементарных
процессов преобразования излучения.
4. (3 балла). Принцип Франка — Кондона.

35 ЗАДАНИЕ. Тепловое преобразования излучения.
1. (3 балла). Что такое тепловая энергия?.
2. (3 балла). Описать (кратко) механизм преобразования
энергии излучения в тепловую энергию.
3. (3 балла). Описать динамику роста температуры при
облучении.
4. (6 баллов). Примеры установок теплового
преобразования излучения.

36 ЗАДАНИЕ. Электрические свойства твердых тел.
1. (3 балла). Образование энергетических зон в кристаллах.
2. (3 балла). Заполнение разрешенных зон электронами.
Уровень Ферми.
3. (3 балла). Типичные металлы и диэлектрики.
4. (3 балла). Полупроводники. Собственная
проводимость полупроводников.
5. (3 балла). Примесная проводимость полупроводников.
Доноры и акцепторы. Проводимость p- и n-типа

37 ЗАДАНИЕ. Термоэлектричество (металлы).
1. (3 балла). Что такое термоэлектричество?.
2. (3 балла). Эффект Зеебека. Термопара.
3. (3 балла). Работа выхода и двойной электрический слой?
4. (3 балла). Объяснить возникновение контактной разности
потенциалов и записать, определяющее уравнение.
5. (3 балла). Пояснить возникновение термо-ЭДС и записать,
определяющее уравнение, болометры.

38 ЗАДАНИЕ. Термоэлектричество (полупроводники).
1. (3 балла). Механизм возникновения проводимости
в полупроводнике..
2. (3 балла). Записать формулу, определяющую зависимость
удельной проводимости полупроводника от температуры.
3. (6 баллов). Описать механизм возникновение термо-ЭДС
в полупроводниковой термопаре + рисунок.
4. (3 балла). Применение полупроводниковых термопар.

39 ЗАДАНИЕ. Внешний фотоэффект.
1. (3 балла). Рисунок опыта Столетова. Вольтамперные
характеристики фотоэффекта.
2. (3 балла). Закономерности внешнего фотоэффекта (3 шт.).
3. (3 балла). Механизм фотоэффекта.
4. (3 балла). Уравнение Эйнштейна.
5. (3 балла). Объяснение законов фотоэффекта.
 
40 ЗАДАНИЕ. Внутренний фотоэффект.
1. (3 балла). Что такое внутренний фотоэффект.
2. (3 балла). Фоторезисторы их характеристики
и применение.
3. (3 балла). Что такое вентильный фотоэффект?.
4. (3 балла). Механизм вентильного фотоэффекта.
5. (3 балла). Нарисовать схему устройства фотодиода.
Применение фотодиодов.