Свет с длиной волны 0, 55 мкм от удаленного источника падает по нормали на поверхность стеклянного клина с показателем преломления 1, 5. угол между гранями клина 0, 2 минуты. найти расстояние между соседними интерференционными полосами, наблюдаемыми в отраженном свете на поверхности клина (дельта x

Вскелете животных и человека все кости, имеющие некоторую свободу движения, являются рычагами. например, у человека – кости конечностей, нижняя челюсть, череп, фаланги пальцев. рычажные механизмы скелета обычно рассчитаны на выигрыш в скорости при потери в силе. рассмотрим условия равновесия рычага на примере черепа. здесь ось вращения рычага проходит через сочленение черепа с первым позвонком. спереди от точки опоры на относительно коротком плече действует сила тяжести головы , позади – сила тяги мышц и связок, прикрепленных к затылочной кости. рука тоже представляет собой совершенный рычаг, точка опоры которого находится в локтевом суставе. действующей силой является сила двуглавой мышцы (бицепс), которая прикрепляется к бугорку лучевой кости, преодолеваемым сопротивлением является груз , приложенный к кисти. под действием силы рычаг – рука поднимает груз, находящийся на ладони. точка приложения силы находится на расстоянии =3 см (т.е. плечо силы =3 см), а плечо силы тяжести =30 см. таким образом, чтобы удержать груз , необходимо усилие мышцы, в десять раз превышающую величину груза . то, что проигрываем здесь в силе, не имеет особого значения, - мышца обладает достаточно большой силой. зато важно то, что, проигрывая в силе, мы выигрываем в других отношениях. небольшое сокращение длины мышцы позволяет в данном случае осуществить значительное перемещение ладони с грузом (мы можем поднять груз даже к плечу). кроме того, мы выигрываем в скорости перемещения. мышцы не могут быстро сокращаться; к счастью, при таком рычаге этого не требуется: скорость перемещения ладони с грузом оказывается в 10 раз больше скорости сокращения мышцы. другими словами, проигрывая в 10 раз силе, мы во столько же раз выигрываем в длине и скорости перемещения груза. 

для понимания сути процессов, происходящих в диоде при работе в высокочастотных импульсных цепях рассмотрим прохождение через него прямоугольного сигнала (т.е. сигнала с малой длительностью фронта и среза). при этом диод включается по схеме, на рис. 3.1-1.

 

рис. 3.1-1. схема включения диода при рассмотрении переходных процессов

 

в случае, когда входной прямоугольный сигнал является двуполярным, переходные процессы в диоде будут характеризоваться диаграммами, представленными на рис. 3.1-2.

 

рис. 3.1-2. переходные процессы в диоде при прохождении через него двуполярного прямоугольного сигнала

 

для анализа зависимостей можно воспользоваться выражением для тока диода в переходном режиме:

iд=qбτб+dqбdt+cбdup−ndt  ,

где:

qб  — объемный заряд неосновных носителей в области базы диода; τб  — время жизни неосновных носителей в области базы; cб  — барьерная емкость перехода; up−n  — напряжение на  p-n-переходе диода.

 

первое слагаемое выражения связано с рекомбинацией неосновных носителей в области базы. второе слагаемое определяет изменение во времени объемного заряда неосновных носителей в области базы. третье — обусловлено перезарядом барьерной емкости  p-n-перехода при изменении входного сигнала во времени.

таким образом, основными причинами инерционности заряда являются: эффект накопления избыточного заряда в базовой области прибора и наличие барьерной емкости перехода.

 

рассмотрим участок времени  [t0; t1], когда входное напряжение скачком увеличивается от  –uвхобр  до  +uвхпр.

при увеличении прямого тока сопротивление базы диода уменьшается (эффект модуляции сопротивления области базы). поскольку скорость накопления избыточного заряда в области базы конечна, то установление прямого сопротивления диода требует некоторого времени. учитывая, что  rн≫rдпр, можно показать, что ток диода не зависит от его сопротивления. поэтому эффект модуляции сопротивления базы приводит к появлению резкого выброса напряжения на диоде при его включении.

перезаряд барьерной емкости диода  cб, наоборот, ведет к замедлению скорости увеличения напряжения на диоде.

вследствие действия двух противоположных тенденций реальный вид переходного процесса определяется конкретным соотношением параметров диода. при малых уровнях инжекции превалирующими являются процессы, связанные с перезарядом емкости  cб. при больших уровнях инжекции — процессы, связанные с изменением объемного заряда области базы. поэтому для диодов различных типов переходные процессы при включении могут иметь качественно отличный вид. на на рис. 3.1-2 диаграмме представлен случай большого уровня инжекции и соответственно малого влияния  cб.

длительность всплеска напряжения на диоде  τу  называется  временем установления. рассчитанное для  1,2uдпр, оно примерно равно:   τу≈2,3tб  , а максимальное падение напряжения на диоде:

uдпрmax≈φк+iпр⋅rдб,

где:

φк  — контактная разность потенциалов,rдб  — сопротивление области базы диода.

 

интервал времени [t1; t2] характеризует установившийся режим в диодном ключе. в базовой области диода накоплен избыточный заряд неосновных носителей  qб=iпр⋅τб. концентрация избыточных носителей при этом падает по мере удаления от перехода. прямой ток, протекающий через диод, равен:

iпр=uвхпр–uдпрrдпр+rн.

 

в момент времени  t2  входное напряжение изменяет свою полярность на обратную. однако до момента  t4  диод будет находиться в проводящем состоянии. до момента  t3  через него в обратном направлении будет протекать ток, импульсное значение которого  iобр  и соизмеримо с  iпр. далее, по мере рассасывания объемного заряда неосновных носителей в области базы и разряда барьерной емкости на интервале  [t3; t4], обратный ток через диод будет уменьшаться, стремясь к своему установившемуся значению.