第六章光能及其计算
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植物光能利用率计算公式
植物光能利用率可以通过计算净光合速率与光照强度的比值来得到。
净光合速率是指植物单位时间内光合作用产生的净合成物质(如葡萄糖)的量,也是植物光能利用的评价指标。
净光合速率可以通过光合作用的速率减去呼吸作用的速率得到。
光合作用的速率取决于光照强度和植物的光合效率,呼吸作用的速率则与植物的生理状态有关。
植物光能利用率的计算公式如下:
光能利用率=净光合速率/光照强度
其中,光能利用率就是植物将光能转化为化学能的效率,通常以百分比表示。
净光合速率可以通过实验测定得到,光照强度可以通过光照计等仪器测量。
需要注意的是,植物的光能利用率会受到许多因素的影响,如光照强度、光质、温度、水分等。
因此,在实际应用中,还需考虑到这些因素的综合影响,以获得更准确的光能利用率。
1.有一钨丝白炽灯,各方向的平均发光强度正好与灯泡的功率(瓦数)相同,问该灯泡每瓦电功率的发光效率为多少? 解:发光效率57.12400===I I W πφη(lm/W) 2.一个3×4m 2的房间被一挂在房顶天花板中间的100W 吊灯(相当于100坎德拉的发光强度)所照明。
灯泡离地板的高度为2.5m ,求灯下地板上和房间角落地板上的照度。
解:(1)、 灯下地板上的照度:165.210044220====r I S E ππφ(lx) (2)、房间角落地板上的照度:如图可知,灯到地板的距离为5355.35.25.222=+=R m7071.05.2cos ==Ri 点光源的光照度6569.55.127071.0100cos 2=⨯=⋅=R i I E (lx )3.与一平面镜相距2.5m 处有一与之平行的屏幕,其间距平面镜0.5m 处有一发光强度为20坎德拉的均匀发光点光源,设平面镜的反射率为0.9,求屏幕上与法线交点处的照度。
解:4.拍照时,为获得底片的适度曝光,根据电子测光系统指示,在取曝光时间为1/255 秒时,光圈数(即相对孔径的倒数)应为8。
现在为了拍摄快速运动目标, 需将曝光时间缩短为1/500秒,问光圈数应改为多少?反之,希望拍照时有较大的景深,需将光圈数改为11, 问曝光时间应为多少?解:5.有二个发光强度不同的点光源分立在光具座的二端,相距2米。
当光屏位于距亮光源1.4m 时,正好二光源在屏的二边产生相同的照度。
现在于亮光源之前放一中性滤光片,正好使在相反位置(即离较暗光源1.4m)时的光屏上具有相同的照度。
求所加滤光片的透过率。
解:当点光源垂直照射时,距离r 处的光照度为2244r I r IS E ===ππφ设亮光源和暗光源的发光强度分别为1I , 2I , 距离光具座的距离分别为1r , 2r ,滤光片的透过率为x.根据题意则有:22216.04.1I I =和22214.16.0I x I =⋅ 有此可解得:x=3.374%7.在一个仪器的照明系统中,光源为6伏25瓦的仪器用钨丝灯泡,发光效率为14流明/瓦,设其为在光轴上的均匀发光的点光源,且对聚光镜所张的孔径角为。
光能利用率公式范文光能利用率是指光能转换为有用能量的比例,也称为光能利用效率或光电转换效率。
在光能的转换过程中,不可避免地会有一部分光能被损耗或浪费掉,因此,提高光能利用率对于充分利用光能资源和降低能源消耗具有重要意义。
外部量子效率法是通过测量反射、透射和吸收等外部光学性能指标来计算光能利用率的方法。
它适用于光能转换过程中光学元件的性能评估。
该方法的公式如下:ηext = 1 - R - T其中,ηext为外部量子效率,R为反射率,T为透射率。
内部量子效率法是通过测量光能转换装置内部光学性能和电学性能指标来计算光能利用率的方法。
它适用于光电转换装置的性能评估。
内部量子效率的计算公式如下:ηint = ηabs × ηcar × ηcol × ηsep其中,ηint为内部量子效率,ηabs为吸收效率,ηcar为载流子的有效收集率,ηcol为载流子的传输效率,ηsep为载流子的分离效率。
吸收效率表示光能被吸收的比例,可由下式计算:ηabs = 1 - R - T其中,R为光的反射率,T为光的透射率。
载流子有效收集率表示载流子从光电转换装置内部收集到外部电路的比例,可通过下式计算:ηcar = Icar / Iabs其中,Icar为从光电转换装置内部传导到外部电路的载流子电流,Iabs为光能被吸收产生的总电流。
载流子传输效率是指载流子在光电转换装置内传输的效率,可通过下式计算:ηcol = Icol / Icar其中,Icol为载流子在光电转换装置内传输的电流。
载流子分离效率表示载流子在光电转换装置内部分离的效率,可通过下式计算:ηsep = Is / Icol其中,Is为从光电转换装置内部传导至外部电路的分离载流子电流,Icol为载流子在光电转换装置内传输的电流。
综上所述,光能利用率的计算方法有多种。
具体选择哪种方法,需根据光能转换装置的具体情况和需要进行综合考虑,以便更准确地评估光能利用的效果和性能。
太阳能发电系统电量计算方式第一,太阳能的光能转换效率:太阳能的光能转换效率是指光能被太阳能电池板转换为电能的效率。
在计算太阳能系统的电量之前,需要先计算太阳能电池板的光能转换效率。
太阳能电池板的光能转换效率取决于多个因素,包括太阳能电池板的类型、质量、温度等。
一般来说,太阳能电池板的光能转换效率在15%到20%之间。
具体计算过程如下:首先,需要了解太阳能电池板的额定功率。
一般来说,太阳能电池板的额定功率是指在标准测试条件下,太阳辐射强度为1000瓦/平方米,温度为25摄氏度时,太阳能电池板的输出功率。
其次,根据太阳能电池板的额定功率和光能转换效率的定义,可以计算出太阳能电池板的光能转换效率。
光能转换效率(η)=太阳能电池板的实际输出功率/太阳能电池板的额定功率。
最后,根据太阳能电池板的光能转换效率,可以计算出太阳能系统的总输出功率。
总输出功率=太阳能电池板的光能转换效率×太阳能电池板的面积×太阳辐射强度。
第二,太阳能系统的电量输出:太阳能系统的电量输出是指太阳能电池板转换的电能被储存在电池中的电量。
在计算太阳能系统的电量输出时,需要考虑太阳能电池板的输出功率、储能池的容量以及太阳能电池板的工作时间等因素。
首先,需要了解太阳能电池板的输出功率。
太阳能电池板的输出功率取决于光能转换效率以及太阳能电池板的面积。
输出功率=光能转换效率×太阳能电池板的面积×太阳辐射强度。
其次,需要确定太阳能系统的工作时间。
太阳能系统的工作时间取决于太阳能电池板的工作时间以及太阳能电池板的输出功率。
最后,根据太阳能电池板的输出功率和工作时间,可以计算出太阳能系统每天或每年的电量输出。
电量输出=输出功率×工作时间。
需要注意的是,太阳能发电系统的电量计算还需要考虑一些实际因素,如太阳能电池板的损耗、天气状况等。
这些因素都会对太阳能发电系统的电量产生影响,需要在计算中进行综合考虑。
光热转换效率计算公式在我们的日常生活中,光热转换的应用那可是随处可见。
比如说太阳能热水器,就是通过光热转换来给我们提供热水的。
那这背后到底有啥神秘的计算公式呢?今天咱们就来好好唠唠这个事儿。
光热转换效率,简单来说,就是指把接收到的光能转化为热能的比例。
它的计算公式是:光热转换效率 = 获得的热能 / 接收的光能 ×100% 。
咱们先来说说“获得的热能”这部分。
这可不是个简单的测量工作哦!就拿我之前在实验室里的一次经历来说吧。
当时我们在测试一个新型的光热转换材料,为了准确测量获得的热能,那可是费了好大的劲儿。
我们用了高精度的温度计,还得考虑热量的散失,整个过程就像在解一道超级复杂的谜题。
比如说,我们把材料放在光照下一段时间,然后迅速测量它的温度变化。
但这中间,得保证周围环境的温度稳定,不然那测量结果可就不准啦。
就有那么一次,因为旁边的窗户没关好,有一阵小风溜了进来,结果温度测量就出现了偏差,可把我们折腾坏了,不得不重新做实验。
再说说“接收的光能”。
这也不是个轻松的活儿。
得先测量光照的强度,还得考虑光照的时间和面积。
还记得有一次,我们在测量一个大的光热转换装置时,因为光照面积不好确定,大家争论不休。
有人说按照装置的表面积算,有人说按照实际接收到光照的有效面积算。
最后,经过反复的讨论和实验验证,才确定了最准确的计算方法。
在实际应用中,要提高光热转换效率可不简单。
材料的选择就特别重要。
像有些材料对光的吸收能力强,转换效率就高;而有些材料就不行,光能照上去大部分都跑掉了,转换效率自然就低。
还有啊,光热转换装置的设计也很关键。
比如说,要是装置的形状能更好地聚焦光线,那就能接收更多的光能,转换效率也就跟着上去了。
总之,光热转换效率的计算公式虽然看起来简单,但是要真正准确地计算和提高效率,那可需要我们在很多细节上下功夫,容不得半点马虎。
通过对光热转换效率计算公式的了解,我们能更好地开发和利用光热能源,为我们的生活带来更多的便利和实惠。
光有能,入瞳出瞳就是限制能量的。
对能的讨论本不是应用光学的范畴,但要设计仪器,不又能不了解一些起码的问题,否则所设计的仪器可能是无用的,因为不能传递足够的能量。
我们要求光学系统传递的能量必须能被光能接收器所感知。
§6-1 辐射能通量,光通量[返回本章要点]一、辐射量1、辐射能——以电磁辐射形式发射、传输或接收的能量称辐射能单位:焦耳(J),尔格(erg)2、辐射能通量——单位时间内通过某一面积的全部辐射能W由于辐射能总包含一定的光谱范围,若已知能量的光谱分布曲线即: 则任何辐射能接收器都只能接收某一光谱范围内的能量,即对不同光谱范围有不同的灵敏度。
如人眼,λ=400~760nm为可见光。
在这个范围内,人眼能比较光谱波长及能量大小。
但各种波长的光引起人眼感觉、灵敏度不同。
光谱光视效率二、光谱光视效率(视见函数)[返回本章要点]人眼对λ=555nm的黄光最灵敏,定λ420 510 555 610700Vλ0.004 0.5 1.0 0.5 0.004这里Kλ表示:对单位波长(1nm)内具有Pλ瓦的辐射能通量,能感受到Φλ流明的光通量,即lm——与辐射能通量相当的光度学单位(光通量)任意波长的K——表示1W该波长的光所相当的流明数,为绝对灵敏度。
对其它波长有Vλ表征人眼的光谱灵敏度人眼的相对灵敏度称光谱光视效率或视见函数三、光通量与发光效率[返回本章要点]光通量——是辐射能通量的光量度,即若干辐射能相当于多少光。
由得这是单位波长内的,因此整个光谱范围内有发光效率——辐射体(光源)发出的总光通量与总辐射能通量之比。
光源发出的总光通量/总辐射能通量白炽灯 1W ~14lm莹光灯 1W ~50lm§6-2 发光强度,光照度,光出射度和光亮度一、发光强度——描述点光源的发光特性[返回本章要点]设点光源在元立体角dω内发出的光通量为dΦ,则其发光强度为发光强度为单位立体角内发出的光通量立体角因此,整个空间当光源在各个方向上发光强度相同时,总光通量为发光强度的单位——坎德拉 (是光度学的基本单位)光源在给定方向上1球面度立体角内发出0.00146W 波长为555nm 的单色光的能通量时的发光强度对555nm 波长,1lm 光通量相当于0.00146W 的辐射能通量,因此二、光照度——光源发出的光投射到某表面,该表面上的亮暗程度定义为单位面积上得到的光通量,即 [返回本章要点]若是点光源照明某个面积,有所以讨论: 1. I 越大则 E 越大; 2.R 越大则 E 越小;3.与方向有关,当 i =0 即垂直照明时E 最大;4.人眼具有分辨 E 大小的能力三、光出射度——描述面光源的发光特性,定义为发光表面单位面积上发出的光通量,即(单位与光照度相同)[返回本章要点]透射面或反射面接受光通量,又可作为二次光源发出光通量。