|
Реферат: Изучение свободных колебаний и измерение ускорения свободного падения (Физика)
Изучение свободных колебаний и
измерение ускорения сободного падения
Цель работы : изучение свободных колебаний математического маятника и
физического маятника (оборотного маятника Кэтера) и определение ускорения
свободного падения .
Оборудование : комбинированная лабораторная установка , масштабная линейка
, секундомер.
1.Теоретическая
часть.
1. Гармонические колебания и их характеристики.
Колебаниями называются движения или процессы, которые
характеризуются определенной повторяемостью во времени. При колебательном
движении маятника изменяется координата его центра масс, в случае
переменного тока колеблются напряжение и ток в цепи. Физическая природа
колебаний может быть разной, поэтому различают колебания механические,
электромагнитные и др. Однако различные колебательные процессы описываются
одинаковыми характеристиками и одинаковыми уравнениями.
Колебания называются свободными или собственными, если они
совершаются за счет первоначально сообщенной энергии при последующем
отсутствии внешних воздействий на систему, совершающую колебания.
Простейшим типом колебаний являются гармонические колебания- колебания, при
которых физическая величина изменяется во времени по закону синуса или
косинуса. Рассмотрение гармонических колебаний важно по двум причинам:
1) колебания, встречающиеся в природе и технике, частно имеют характер,
близкий к гармоническому;
2) различные виды колебаний можно представить как наложение гармонических
колебаний.
Гармонические колебания некоторой величины описываются
уравнением типа
x(t)=A cos(?0t+?0)
(1a)
или
x(t)=A sin(?0t+?0),
(1б)
где x(t)- мгновенное значение колеблющейся величины в момент времени t,
называемое отклонением, A- максимальное значение колеблющейся величины,
называемой амплитудой колебаний, ?0- круговая (циклическая) частота
свободных колебаний и ? ’ (?0 + ?0) - фаза колебаний в момент времени t, ?0
- начальная фаза колебаний. Фаза характерезует мгновенное состояние
колебательной системы и определяется отклонением или смещением x и
величиной времени t. Так как косинус и синус изменяются в пределах от +1 до
–1, то x может принимать значения от +A до –A. Определение состояния
системы, совершающей гармонические колебания, повторяются через промежуток
времени T, называемый периодом колебания. За промежуток времени T фаза
колебания получает приращение 2П, т.е. (?0(t+T)+?0))-(?0t+?0) ’ 2П. Откуда
T = 2П/?0.
(2)
Величина, обратная периоду колебаний:
v = 1/T,
(3)
определяет число колебаний, совершаемых в единицу времени, и называется
частотой колебаний. Сравнивая (2)и(3), получим
?0 ’ 2Пv.
(4)
Единица частоты – герц (Гц): 1 Гц – частота периодического процесса, при
которой за 1 с совершается одно полное колебание.
Первая и вторая производные отклонения x(t) (скорость v и
ускорение a) также изменяются по гармоническому закону :
dx/dt = v(t) =-A?0sin(?0t+?0) ’ “?0cos(?0t+?0+?/2) (5a)
(5б)
т.е. имеет гармонические колебания, происходящие с той же циклической
частотой. Амплитуда величин (5а) и (5б), соответственно, равны A?0 и A?0.
Фаза колебаний ускорения (5а) отличается от фазы колебаний самой величины
(1а) на П/2, а фаза колебаний ускорения (5б)- на П. Следовательно, в момент
времени , когда x=0, v=dx/dt приобретает наибольшие положительное или
отрицательное значения. Когда x достигает “-“ или “+” max значения,
величина a=dx/dt приобретает соответственно “+” или “-“ наибольшее
значение.
Из (5б) следует дифференциальное уравнение гармонических
колебаний
(6)
где учтено, что x=Acos(?0t+?0). Решением уравнения (6) и является выражение
(1).
1.2 Механические гармонические колебания
Пусть материальная точка совершает прямолинейные гармонические
колебания вдоль координат X около положения равновесия, принятого за начало
координат. Тогда зависимость координаты x от времени t задается ур-ем (1а):
x(t)= Acos(?0t+?0). Согласно выражениям (5а) и (5б) скорость v(t) и
ускорение a(t) колеблющейся точки соответственно равны: v(t)=A ?0
cos(?0t+?0+?/2), a(t)=A?0 cos(?0t+?0+?).
Сила F=ma, действующая на колеблющуюся материальную точку массой m, с
учетом выражений для x(t) и a(t) равна
F=-m ?0 x.
(7)
Следовательно, сила пропорциональна смещению материальной точки из
положения равновесия и направлена в противоположную сторону.
Кинетическая энергия материальной точки, совершающей прямолинейные
гармонические колебания, равна
(8а)
или
(8б)
Потенциальная энергия материальной точки, совершающей
гармонические колебания под действием упругой силы, равна
(8в)
или
(8)
Полная энергия колеблющейся точки:
(9)
Изформул (7б) и (8б) следует, что кинетическая и потенциальная энергии
колебдющегося тела изменяются с частотой 2?0 . Из анализа выражения (9)
следует, что полная энергия колеблющейся точки есть величина постоянная.
1.3.Физический и математический маятники
Примерами тел, совершающих гармонические колебания, могут
служить физический и математический маятники.
1.3.1 Фический маятник
Физический маятник – твердое тело, совершающее под действием силы тяжести
колебания вокруг неподвижной горизонтальной оси О подвеса, не проходящей
через центр масс С тела (рис.1).
Если маятник отклонен от положения равновесия на некоторый
угол, то в соответствии с уравнением динамики вращательного движения
твердого тела (? = M/J, где ? - угловое ускорение тела, M –момент сил,
действующих на тело, J –момент инерции тела относительно оси вращения)
момент возвращающей силы F можно записать в виде
(10)
где M = F?l=-mgl sina =-mgla, J-момент инерции маятника относительно оси,
проходящей через точку О, l-расстояние меду точкой подвеса и центром масс
маятника С, F? = -mg sina== -mga – возращающаяся сила и g –ускорение
свободного падения.
Уравнение (10) можно записать в виде
(11)
или
(12)
Принимая
(13)
получим уравнение
(14)
решение которого известно как:
(15)
Из выражения (15) следует, что при малых колебаниях физический маятник
совершает гармонические колебания с циклической частотой ?0 и периодом
(16)
где L=J/(ml) –приведенная длина физического маятника.
Тока О' на продолжении прямой ОС, отстоящая от оси подвеса на расстоянии L,
называется центром качаний физического маятника (см. рис.1). Применяя
теорему Штейнера, можно показать, что ОО’ всегда больше ОС=l . Точка
подвеса О и центр качаний О’ обладают свойством взаимозаменяемости : если
ось подвеса сделать проходящей через центр качаний О’, то точка О прежней
оси подвеса станет новым центром качаний. При этом период колебаний
физического маятника не изменится, а расстояние между точками подвеса будет
равно приведенной длине маятника.
(P=m(g
Рис.
1
1.3.2. Математический маятник
Математический маятник –идеализированная система, состоящая из
материальной точки массой m, подвешенной на невесомой нерастяжимой нити, и
колеблющаяся под действием силы тяжести.
Момент инерции математического маятника J =ml, где l- длина
маятника. Так как математический маятник можно представить как частный
случай физического маятника, предположив, что вся масса физического
маятника сосредоточена в одной точке – центре масс, то, подставив выражение
момента инерции математического маятника в формулу (16), получим известное
выражение для малых колебаний математического маятника.
(17)
Сравнивая формулы (16) и (17) видим, что, если приведенная длина
физического маятника равна длине математического маятника, то их периоды
колебаний одинаковы. Следовательно, приведенная длина физического маятника
– это длина такого математического маятника, период колебаний данного
физического маятника.
l
m
Рис.2
1.3.3 Оборотный маятник
Оборотный маятник является частным случаем физического маятника и состоит
из стального стержня 2,двух легких опорных призм 3 и двух массивных грузов
1, имеющих форму чечевиц (рис.3). Призмы и чечевицы могут перемещаться по
стержню и фиксироваться с помощью винтов. Если маятник вывести из положения
равновесия то он будет совершать колебания в вертикальной плоскости,
опираясь нижним ребром одной из призм на закрепленную на массивном штативе
опорную площадку 4.
Соотношение T = 2? J/mgl (см. Формулу (16)) может быть использовано для
определения ускорения силы тяжести g. Для этого необходимо измерить период
колебания маятника T, расстоние l между осью качания и центром масс,
определить момент инерции маятника J относительно оси качания и выразить
через них g. Оказывается, однако, что с высокой точностью можно измерить
только период колебаний Т маятника, а величины l и J достаточно точно
определить не удается. Например, для нахождения расстояния l от оси качаний
до центра масс маятника необходимо предварительно определить положение
центра масс, что сделать точно довольно трудно.
3
4
1
3
1
x
Рис.3
Достоинством метода оборотного маятника для определения ускорения
свободного падения является то, что величины J и l не входят в расчетную
формулу для g. Перейдем к обсуждению этого метода. Согласно теореме
Гюйгенса-Штейнера, момент инерции физического маятника относительно оси
качаний О (рис.1)
J = Jc + ml
(18)
Где Jc –момент инерции маятника относительно оси, параллельной оси качаний
и проходящей через центр масс С маятника, l-расстояние между осью О и
центром масс С. Подставляя выражение (18) в (16), получаем
(19)
Обсудим, качественно, характер зависимости периода колебаний от расстояния
l между центром масс и осью качаний. При очень малых l момент силы тяжести
М=- mgl sina (рис.1), стремящийся вернуть маятник в положение равновесия,
становится очень малым и период колебаний резко возрастет. В пределе l (0,
момент силы тяжести равен нулю и колебания вообще невозможны: маятник
находится в состоянии раавновесия. Это согласуется с формулой (19): при l
(0 период
(20)
В обратном пределе, для очень больших l , можно пренебречь Jc по
сравнению с ml и рассматривать физический маятник как математический с
длиной подвеса l. В этом случае период колебаний Т=
При l период Т также неограниченно возрастает. При возрастании
l период T сначала убывает до некоторого минимального значения Tm=Tmin, а
затем вновь возрастает. Качественно вид зависимости T(l) изображен на
рис.4.
Значению l=0 соответствует центр масс маятника. Если маятник
подвешивать по другую сторону от центра масс, то, как видно из формулы
(19), зависимость T(l) будет точно такой же. Поэтому график T(l) имеет две
симметричные ветви, соответствующие положению точки подвеса маятника слева
или справа от его центра масс.
T
T
Tm
lm l1 0 lm l2 l
Рис.4
Из графика видно, что по каждую сторону от центра масс маятника имеется
по две точки подвеса, для которых периоды колебания маятника
совпадают.Найдем такие два положения l1 и l2(l2=l1) точек подвеса по разные
стороны от центра масс (рис.5), чтобы периоды колебаний маятника совпадали:
T(l1) = T(l2).
(21)
Как видно из (19), для этого необходимо выполнение равенства
Jc/ml1+l1=
Jc/ml2+l2 (22)
которое имеет место либо при l1 = l2, либо при
l2 = Jc/ml1
(23)
В последнем случае период колебаний маятника
(24)
Следовательно, ускорение свободного падения может быть определино по
формуле
(24)
Как видно из (24), для нахождения g достаточно измерить только две
величины: расстояние L=(l1+l2) между точками подвеса маятника (опорными
ребрами призм) и период колебаний маятника в положении l1 и в
“перевернутом положении” l2, таком, что l1(l2. При этом периоды колебаний
должны совпадать, т.е. должно выполняться условие T(l1)=T(l2)=T. Напомним,
что в этом случае величина L=(l1+l2) называется приведенной длиной
маятника.
L
Рис.5
2. Экспериментальная часть
2.1. Описание установки
Комбинированная лабораторная установка позволяет проводить
исследование свободных колебаний двух типов маятников: математического и
физического. В качестве физического маятника применяется маятник Кэтера.
Установка (рис.6) состоит из горизонтальной подставки 2, на которой
закреплена вертикальная стойка 5. На верхнем торце стойки жестко закреплен
горизонтальный кронштейн 8. Четыре ножки винта 1 позволяют устанавливать
подставку в горизонтальном положении. С одной стороны кронштейна находится
барабан 11, который может вращаться с небольшим усилием с помощью ручки 10.
Тонкая нить, немотанная еа барабан , пропущена через неболльшое отверстие в
кронштейне. На конце нити закреплен стальной шарик 3 небольшого радиуса .
Шарик , подвешанный на нити , можно рассмстривать как математический
маятник , совершающий колебания в вертикальной плоскости . Длину нити, а
тем самым и длину маятника, можно менять, вращая барабанчик.
11
10
9
6
8
4
7
l
6
5
4
3
2
1
Рис.6
С противоположной стороны кронштейна в специальном гнезде подвешан
оборотный маятник . Он состоит из тонкого стального стержня 9, по которому
можно перемещать две массивные чечевицы 4 и две легкие опорные призмы 6.
Опорные призмы и чечевицы фиксируются на стержне с помощью винтов.
Правильное взаимное расположение опорных призм и чечевиц на стержне
приведено на рисунке 6. Нанесенные на стержень деления(цена деления –
1,0см) позволяют определять положения призмы и чечевиц на стержне. Маятник
может совершать колебания в вертикальной плоскости.
Колебания как математического, так и оборотного маятников будут
гармоническими, если амплитуда колебаний не будет превышать нескольких
градусов (4 – 6)
2.2. Определение ускорения силы тяжести с помощью
математического маятника
2.2.1. Вывод рабочей формулы
Длина маятника равна расстоянию от точки подвеса до центра тяжести шарика
,поэтому непосредственно измерить длину маятника достаточно сложно. Как
видно из рис.7 длина маятника l = l0 + r, где r –радиус шарика. При
измерении ускорения силы тяжести поступают следующим образом: измеряют с
помощью линейки расстояние h от основания подставки до шарика и диаметр
шарика 2r. Длина маятника, как видно из рисунка, l = H-h-r. Затем
определяют периоды свободных колебаний T1 и T2 маятников двух различных
длин: l’ и l”. Из формулы (17) имеем
l
l0 H
2r
h
Рис.7
Вычитая из второго выражения первое получим:
Таким образом, для определения g необходимо измерить лишь разности длин
маятников.Причем
l“-l’=h’-h”. При таком способе исключается необходимость определения центра
качания маятника.
2.2.2.Порядок выполнения задания
1.Установить длину маятника.
2.Измерить с помощью масштабной линейки расстояние h’ от нижнего края
шарика до горизонтальной подставки.
3.Отвести шарик от положения равновесия на небольшой угол (около 4-5),
отпустить шарик, предоставив ему возможность свободно колебаться. В момент
наибольшего отклонения маятника пустить секундомер и отсчитать время ?1, в
течение которого маятник совершит n=50 полных колебаний. Измерение времени
50 колебаний для длины маятника l’ выполнить три раза. Результаты измерений
записать в таблицу 1.
4.Установить новую длину маятника l”. Измерить расстояние h” от нижней
кромки шарика до горизонтальной подставки. Отсчитать время ?2, в течение
которого маятник совершит n=50 полных колебаний. Измерение времени 50
колебаний для маятника l” выполнить три раза. Результаты измерений записать
в таблицу 1.
5. По результатам измерений ? времени полных колебаний рассчитать периоды
колебаний T1 и T2 по формуле T= ?/n. Рассчитать средние значения T1 и T2.
6. Вычислить ускорение силы тяжести и оценить погрешность измерений.
Результаты вычислений занести в таблицу 1.
Таблица 1.
№ п/п h’, h”,мм n ?1,?2,с T1,T2,c
T1ср,T2ср,с g,м/с
2.3.Определение ускорения силы тяжести методом оборотного маятника.
Чтобы определить ускорение силы тяжести с помощью оборотного маятника ,
необходимо измерить приведенную длину маятника. Напомним, что, если периоды
колебаний физического маятника для двух точек подвеса равны , то расстояние
между точками подвеса равно приведенной длине. Т.о., необходимо подобрать
такие положения чечевиц и опорных призм, чтобы периоды колебаний для двух
точек подвеса были равны. Возможны два варианта.
В первом случае чечевицы не перемещают. Перемещая опорные призмы,
подбирают такие положения, чтобы периоды колебаний были равны. Обычно
достаточно перемещать только одну призму. Во втором случае призмы и одна из
чечевиц неподвижны. Перемещая вторую чечевицу, находят такое ее положение,
когда периоды для двух точек подвеса также совпадают. Как правило, при
выполнении задания используют второй вариант.
1.Закрепить чечевицы на стержне в несимметричном положении: одну чечевицу
–на расстоянии
1-2 см от конца стержня, вторую чечевицу –вблизи центра стержня. В этом
случае центр масс маятника находится между чечевицами и смещен
относительно середины стержня.
2.Измерить расстояние х от конца стержня до плоскости призмы. Отвести
маятник от положения равновесия на небольшой угол (около 4-5), и отпустить,
предоставив ему совершать свободные колебания. В момент наибольшего
отклонения маятника пустить секундомер и отсчитать время
?, в течение которого маятник совершит n=50 полных колебаний. Результаты
измерений записать в таблицу 2.
3.Перевернуть маятник и подвесить на вторую призму. Выполнить пункт 2.
4.Передвинуть чечевицу, находящуюся у конца стержня, на 1см и выполнить
пункт 2. Перевернуть маятник и выполнить пункт 2.
5.Повторить пункты 3 и 4, передвигая чечевицу с шагом 1 см, 9-10 раз.
6.Рассчитать периоды колебаний маятника для двух точек подвеса при разных
положениях чечевицы. Построить график зависимостей периодов колебаний
маятника от положения чечевицы для обеих точек подвеса.
7.Из графика найти положение чечевицы, при котором периоды колебаний равны
для двух точек подвеса. Измерить расстояние между точками подвеса.
Измеренное расстояние будет равно приведенной длине маятника для такого
положения чечевицы, при котором для обеих точек подвеса периоды равны. Из
графика определить период колебаний (T=T1=T2).
8.По формуле (16) определить ускорение силы тяжести и оценить погрешность
измерений.
Таблица 2
№ п/п Положение Первая точка подвеса Вторая точка
подвеса
чечевицы, n
x, см ?0, с
T1, с ?2,с T2, с
Реферат на тему: Индикаторы
Содержание
1. ИНДИКАТОРЫ
2. ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ И ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИНДИКАТОРНОЙ ТЕХНИКИ
2.1 Человеческое зрение
2.2 Восприятие цвета
2.3 Физические эффекты, пригодные для использования в индикаторной технике
3. «ТРИ КИТА» ИНДИКАТОРНОЙ ТЕХНИКИ
3.1 Полупроводниковые индикаторы (ППИ)
3.2 Жидкокристаллические индикаторы (ЖКИ)
3.3 Газоразрядные индикаторы (ГРИ)
4. Применение индикаторов
5. Четыре поколения индикаторных приборов
1. ИНДИКАТОРЫ
Среди систем отображения зрительной информации выделяют устройства
коллективного, группового и индивидуального пользования. Типичными
примерами этих устройств являются световые табло большого стадиона, экрн
телевизора, циферблат электронных наручныч часов. Кроме многих других
моментов, эти устройства различаются прежде всего размерами используемых
ими индикаторных приборов.
Следуя общей направленности книги, здесь и в дальнейшем будут рассмотрены
лишь малогабаритные и ми-ниатюрные индикаторы для устройств индивидуального
и отчасти группового пользования, т. е. с расстоянием от индикатора до
глаза наблюдателя не более 1-2 м.
2. ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ И ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИНДИКАТОРНОЙ ТЕХНИКИ
2.1 Человеческое зрение как основной «потребитель» информации,
вырабатываемой индикаторными прибора-ми, отличается исключительным
своеобразием. Видимая область составляет очень малую часть оптического
диапазона длин волн (см. рис. 1.1); чувствительность глаза максимальна в
центре этой области и резко спадает к ее краям. Это свойство зрения
отражено в функции видности (рис. 3.1), представляющей усредненную
спектральную характеристику глаза как фотоприемника. В максимуме
спектральной чувствительности (?мах=555 нм) 1 Вт излучения вызывает
зрительное ощущение, эквивалентное ощущению от светового потока 680 лм.
При других длинах волн величина светового эквивалента излучения меньше
(ряд значений f? дан ранее в табл. 1.2); для широкополосного белого света
величина f? близка к 360 лм/Вт. Кривая рис. 3.1 довольно условна: в
сумерках спектр деформируется так, что ?мах сдвигается влево на 50 ... 60
нм; детский глаз воспринимает свет начиная с ? ? 315 нм; увеличечие яркости
источника раздвигает границы видимости, например концентрированное ИК
излучение GaAs-лазера (? ? 860 нм) воспринимается как красное. Несмотря на
все это и многочисленные индивидуальные особенности людей, кривая рис. 3.1
гостирована и является основой инженерной фотометрии; именно она служит
ориентиром при разработке излучателей и фотоприемников.
Способность глаза приспосабливаться к восприятию резко различных по
светимости объектов характеризуется логарифмическим законом Вебера —
Фехнера, связывающим физическую яркость источника В с его физиологически
ощущаемой яркостью Lфзл = а1nL + b, где а и b — константы. Поэтому
динамический диапазон воспринимаемых глазом яркостей исключительно широк и
простирается от — 10-7 кд/м2 (в темноте) до — 105 кд/м2 (при яркой внешней
засветке); при этом в интервале 10-7 ... 1 кд/м2 работает «сумеречный»
механизм зрения и цветового восприятия нет.
УФ
-ик
Рис. 3.1. Функция видности человеческого глаза (показаны условные границы
различных цветов).
Разные по яркости источники вызывают неодинаковые зрительные ощущения;
практически человек разли-чает не более 8 ... 10 градаций яркости
(полутонов), поэтому если информация передается изменением яркости
индикатора, то нельзя использовать более 4 ... 5 градаций, а для надежной
передачи — более двух (черное - белое).
Кроме яркости источника человек оценивает и его пространственные
характеристики: разрешающая способ-ность глаза (угловая) близка к 1' (т. е.
различение на расстоянии 10 м двух штрихов, разделенных промеягольником в 3
мм). Для быстрого и безошибочного восприятия простого объекта (цифры, буквы
и т. п.) надо, чтобы угловые размеры этого объекта были не менее 1о это для
оптимальной высоты знака Н дает
Н ? (0,5 ... 1)*10-2 Rг-о
где Rг-о — расстояние от глаза до индикатора. Отсюда, например, для
индикатора, встроенного в окуляр дальномера (Rг-о ?5 ... 10 см) допустимо
Н?0,5 мм, для индикатора наручных часов -3 мм, а для крупноформатных
дисплеев 10 ... 20 мм. При малой яркости (освещенности) индикатора величина
R должна выбираться несколько большей, ч?м по (3.1).
Полный угол зрения близок к 120° (по горизонтали) и 90° (по вертикали);
обзор для зоны максимального разрешения характеризуется углами 20° и 15°. В
соответствии с этим выбирается удлиненный в горизонтальном направлении
формат экрана (в телевидении и кино отношение его сторон составляет 4:3).
Кроме яркости и размеров индикатора, решающую роль в его восприятии играет
контрастность воспроизво-димого знака. ?оличественно яркостный контраст
определяется как К=(L—Lфон)/ L, где L Lфон — яркости источника и фона.
Практически для качествеичого восприятия важна не столько величина К,
сколько ее пре-вышение над пороговой для данных условий контрастностью
Kпор. Для хорошей видимости необходимо, чтобы число пороговых контрастов
(К/ Kпор) было не менее 15 ... 30. Зависимость порога зрительного
восприятия от угловых размеров, яркости и контрастности наблюдаемых
объектов представлена на рис. 3.2. Заштрихованная поверхность соответствует
порогу зрительного восприятия: точки, лежащие ниже нее, соответствуют
условиям, не вызывающим зрительных ощущений.
Оценка временных характеристик светового сигнала связана с инерционностью
зрения: установлено, что при частоте световых посылок более 15 ... 50 Гц
глаз перестает ощущать мерцание. При этом действует закон Тальбота:
кажущаяся яркость мерцающего источиика равна средней за период наблюдения
яркости *. Закон Тальбота служит основой для организации мультиплексных
схем управления индикаторами.
Рассмотренные особенности зрения при оценке яркостных, пространственных,
временных характеристик световых сигналов фактически и определяют основные
требования к индикаторам. К этому еще добавляются особенности ощущения
цвета.
2.2 Восприятие цвета является величайшей привилегией человека среди всех
представителей животного мира . Лишь цветовая окраска делает окружающий мир
столь неповторимым и прекрасным, каким мы его воспринимаем. Нет такого
внешнего раздражителя, который был
L,кЗ/мг
1,0 2 5 10 20
Угол зрения, мин
Рис. 3.2. Соотношения между угловыми размерами наблюдаемых
объектов, яркостью и контрастностью для порога зрительного вос-
приятия при времени воздействия 0,3 с.
бы близок к цвету по числу различных градаций: цветовые каталоги включают
до 107 различиых оттенков! Естественно поэтому, что для индикаторной
техники, стремящейс? в конечном счете к наиболее полному использованивю
возможиостей зрения и к его максимальному удовлетворению, проблема
цветности отно-сится к числу основных.
Современное учение о цветге базируется на том экспериментально
установленном факте, что «элементар-ные фотоприемники» глазной сетчатки —
колбочки содержат рецепторы трех видов, каждый из которых обладает
повышенной чувствительностью в красной, зеленой и синей областях спектра.
Соответственно этому говорят о трех основных цветах - R, G, B, сочетание
которых позволяет синтезнровать всю цветовую гамму. Математически это
означает, что цветовое ощущение можно рассматривать как вектор в трехмерном
пространстве, осями которого являются R-, G-, B-векторы (принято ?r =700
нм, ?g —546 нм, ?b =436 нм,см рис. 3.1).
Упрощенная цветовая характеристика объекта возможна и в двухмерной форме —
точкой на цветовом графике МКО (рис. 3.3). Значение цветовых индексов
источника (координат х и у) позволяет найти две его важнейшие
характеристики: цветовую тональность, определяемую доминирующей длиной волн
излучения (?f для источника F на рис. 3.3); цветовую иасыщенность,
определяемую чистотой света (выраженное в процентах отношение отрезков W-F,
?f на рис. 3.3).
Опорная точка цветового графика — точка W(х=у=1/3)—соответствует белому
свету, для которого характерны отсутствие какой-либо тональности и нулевая
чистота цвета. Практически оптимальный белый свет получается из смеси трех
цветов с ? =450, 540 и 610 нм. Излучатели, расположенные на огибающей кри-
вой цветового графика или вблизи нее (таково большинство светоизлучающих
диодов), имеют чистоту све-та, близкую к 100%; для сравнения укажем, что
для ламп накаливания она не превышает 10 ... 20%.
Многочисленные психофизические эксперименты показывают, что по наилучшей
цветоразличительной спо-собности глаза выделяются шесть основных цветов:
белый, черный, красный, желтый, зеленый, синий. По-этому и многоцветные
индикаторы, выполняющие функцию отображения информации посредством
использования различных цветов, не должны использовать более шести цветов
свечения, реально не более 3 ... 5. При сильной внешней засветке белым
светом удобны красный, желтый, синий, пурпурный цвета; при слабой засветке
к ним могут быть добавлены белый и зеленый. Для индикаторов с элементами
малого размера оптимальны белый или желтый цвета. Наиболее контрастные
области спектра для красного, желтого, зеленого цветов лежат в диапазоне
610 ... 630 нм, 588 ... ... 598 над и менее 548 нм соответственно.
Для систем отображения нужны как насыщенные контрастные цвета, так и
малонасыщенные полутоновые. Как следует из цветового графика (рис. 3.3),
для синтеза последних необходимы источники синего излу-чения: смешение
чистых цветов из области красный — зеленый дает только насыщенные цвета.
Если, наконец, к сказанному добавить, что значительный процент людей
обладает различными врож-денными аномалиями цветового зрения, то становятся
понятны трудности создания высоконадежных много-цветных индикаторов.
В заключение отметим, что учение о человеческом зрении намного сложнее
любой другой области знаний и сказанное здесь есть лишь самое начальное
приближение к действительности. Психофизическое простран-ство цветового
восприятия не является линейным, поэтому технически используемые принципы
пропорцио-нальности и аддитивности цветовых сигналов не отражают
реальность. Повидимому, цветоразличение (и его высокая чувствительность)
является не внутренним свойством отдельных колбочек, а результатом
совместного действия многих элементов сетчатки, итогом пространственного и
временного интегрирования и усреднения.
Можно считать твердо установленным, что для создания совершенной системы
цветовоспроизведения по-требуется смешение не трех основных цветов, а по
крайней мере десяти - двенадцати. Все это объясняет многочисленные
расхождения между рекомендациями и выводами МКО (которые и сами постоянно
изменяются) и цветовыми ощущениями различных наблюдателей.
2.3 Физические эффекты, пригодные для использования в индикаторной технике,
исключительно разнообразны. Перечислим основные из них, придерживаясь
хронологического принципа.
1. Свечение вольфрамовой нити помещенной в вакуум и раскаленной
пропусканием через нее электри-ческого тока (накальные индикаторы).
2. Свечение, сопровождающее электрический разряд в газах (газоразрядные
индикаторы).
3. Предпробойная электролюминесценция порошковых люминофоров в переменном
электрическом поле (злектролюминесцентные индикаторы).
4. Инжекционная люминесценция монокристалличсских полупроводников с p—n
переходами (полудроводниковые индикаторы).
5. Излучение фотолюминофоров, нанесенных на полупроводниковые излучатели;
возможны два крайних ва-рианта: антистоксовый люминофор на ИК излучателе и
«обычный» фотолюминофор на излучателе сине-фиолетового диапазона (пока
рипотетическая модель).
6. Электролюминесценция тонких поликристаллич?ских полупроводниковых пленок
в постоянном и перем?нном электрических полях (тонкопленочные
электролюминесцентные индикаторы).
7. Низковольтная катодолюминесц?нция (вакуумные люминесцентные индикаторы).
8. Электрооптические эффекты в жидких кристаллах (жидкокристаллические
индикаторы).
9. Изменение окраски вещества при пропускании через него электрического
тока (электрохромные индика-торы).
10. Электрооптические явления в сегнетоэлектриках, обладающих эффектом
двойного лучепреломления (сегнетоэлектрические индикаторы).
11. Гальваническое осаждение и растворение тонкопленочных металлических
рисунков (электролитические индикаторы).
12. Перемещение заряженных коллоидных частиц под действием постоянного
электрического поля (элек-трофоретические индикаторы).
13. Разнообразные обратимые электро- и фотохимические процессы
(электрохимические индикаторы).
14. Изм?нение оптических свойств вещества при переходе из жидкой фазы в
парообразную при нагр?ве электрическим током (парожидкостные индикаторы).
Солоставление этих эффектов позволяет сделать ряд обобщенйй:
— все виды индикаторов можно подразделить на индикаторы с активным и
пассивным растрами. К первой группе относятся приборы на основе
светогенерациоиных эффектов (1—7), приборы второй группы требуют внешней
подоветки (8—14);
— в светогенерационных индикаторах выделяются приборы с прямым (2, 3, 4, 6)
и двухступенчатым (1, 5, 7) преобразованием электрической энергии в
световую;
- индикаторы с пассивным растром могут быть основаны на изм?нении
коэффициентов отражения (8, 11, 12, 13. 14), пропускания (8, 12, 13),
поглощения (9, 13) света и на вращении плоскоста поляризации (8, 10);
— управлевие индикаторами может осуществляться электрическим током (1, 4,
5, 6, 14), напряжением (2, 3,
6, 7, 8, 10, 12), зарядом (9, 11);
— в качестве активных сред в индикаторах выступают металлы (1, 11),
монокристаллы (4, 5), твердые по-ликристаллические вещества (6, 9, 10),
порошки (3, 7), жидкости (8, 12), газы (2, 14);
—наиболыпее распространение получили полупроводниковые, газоразрядные и
жидкокристаллические ин-дикаторы.
3. «ТРИ КИТА» ИНДИКАТОРНОЙ ТЕХНИКИ
3.1 Полупроводниковые индикаторы (ППИ) примечательны прежде всего тем, что
могут перекрыть весь видимый диапазон спектра (рис. 3.4). Яркое и чистое
свечение, удобство управлеиия, экономичность, технологичность,
долговечность открывают перед этими приборами безграничные перспективы.
Исторически освоение цветовой гаммы идет справа налево: от красного, через
оранжевый и желтый к зеле-ному. Это было связано со значительными успехами
в области технологии синтеза GaAsP и GaP. Наиболь-шие принципиальные
трудности вызывает получение синего света, однако следует заметить, что
когда эти трудности будут преодолены, то такой материал, как GaN,
[pic]
может оказаться одним из самых дешевых, так как выращивается в виде тонких
пленок на сапфировых под-ложках. Решение проблемы эффективного синего
излучателя откроет путь для создания единой технологии индикаторов всех
цветов, основанной на преобразовании этого излучения в более длинноволновое
с использовани-ем подходящих фотолюминофоров.
В полупроводниковых индикаторах используются две основные конфигурации
высвечиваемых элементов:
— семисегментная (рис. 3.5,а), позволяющая воопроизводить все д?сять цифр и
несколько букв (цифровой индикатор);
— матричная (рис. 35,6) с числом точ?к 36 (7x5+1), воспроиэводящая все
цифры, буквы и знаки стан-дартного кода для обм?на информацией
(универсальный цифро-буквенный индикатор).
Для малых по размеру индикаторов используется монолитная конструкция, для
больших — в целях экономии дорогостоящих материалов — гибридная, т. е.
наборная из отдельных кристаллов. Высокая яркость свечения светодиодоа
позволяет использовать различные способы увеличения изображевия. Кроме
простейшего линзового увеличения (8 на рис. 1.8,6) достаточно широко
используются «псевдосветоводные» конструкции (рис. 3.6). Здесь кристалл
помещ?н в основании конически расширяющейся прорези в пластмассовой
пластине. Иногда внутренние стенки такого световода металлизируют, а сверху
помещают пластмассовую линзорастровую пластину, «выравнивающую» яркость
свечения по площади прорези. Такая конструкция позволяет получать
светящиеся площадки, на порядок превышающие площадь кристалла. Основная
масса полупроводниковых индикаторов имеет малые размеры знаков (Н=3 ... 7,5
мм), использование оптического увеличения позволяет продвинуться до Н =
12,5 ... 17,5 мм, в наборных конструкциях реализуют Н = 25 ... 50 мм, что
позволяет считывать информацию с расстояния 10 ... 15 м.
Для удобства применения изготавливаются многоразрядные индикаторы (три,
четыре, шесть, девять и т. д. знаков в одном корпусе), иногда в тот же
корпус помещается и монолитная схема управления (дешифратор-формирователь).
Важной и сложной является задача получения приборов с перестройкой цвета
свечения. Простейшее реше-ние — помещение нескольких разных кристаллов в
один корпус — для индикаторов не подходит. Могут использоваться (GaP-
светодиоды, легированные одновременно азотом, кислородом и цинком, у
которых при повышении инжекционного тока последовательно наблюдается
красное, желтое, зеленое свечение. Однако цветовая насыщенность таких
приборов невысока. Более перспективными представляются структуры с двумя
p—n - переходами и с общей базовой областью.
Усложнение светоизлучающего элемента позволяет расширить его функциональные
возможности и в схемо-техническом плане. Так, в GaP- структуре типа
р+—n—і—n+ фоточувствительная і - область образует внутреннюю положительную
обратную связь, поэтому такой светодиод имеет динисторную вольт-амперную
характеристику, т. е. обладает «памятью».
Прогресс физики и технологии светоизлучающих диодов позволяет перейти к
созданию монолитных много-элементных матриц: вполне достижимо получение 103
... 104 светящихся точек (т. е. 30 ... 300 знаков) на одном кристалле
площадью 1,5 ... 15 см2. Такие матрицы явятся элементарной ячейкой
наборного полупроводникового экрана, для технической реализации которого
необходимо решение проблем многоуровневой коммутации, отвода тепла, схем
управления. При использовании элементов, обладающих памятью и перестройкой
цвета, могут быть созданы достаточно экономичные, малогабаритные,
многоцветные экраны индивидуального использования с объ?мом одновременно
отображаемой информа-ции, эквивалентной 0,3—0,5 стр. машинописного текста.
3.2 Жидкокристаллические индикаторы (ЖКИ) относятся к «молодым» и бурно
прогрессирующим оптоэлектронным прибором. Жидкокристаллическое состояние
вещества характеризуется одновременным сочетанием свойств жидкости
(текучесть) и кристалла (оптическая анизотропия). Такое состояние может
обнаруживаться в некотором температурном интервале между точкой
кристаллизации Тк и точкой превращения вещества в однородную прозрачную
жидкость Тж. Имеется несколько структурных разновидностей жидких кристаллов
(ЖК); для индикаторных приборов используются нематические ЖК,
характеризующиеся следующими основными особенностями:
— молекулы этих веществ имеют сильно вытянутую, нитевидную конфигурацию;
— в равновесном состоянии проявляется тенденция к ориентации больших осей
молекул вдоль какого-то преимущественного направления;
— межмолекулярные взаимодействия очень слабы, поэтому структура жидкости
(характер ориентации мо-лекул) может легко изменяться под влиянием внешних
воздействий;
— имеет место оптическая и электрическая анизотропия: значения показателей
преломления и диэлектрической постоянной в направлении вдоль больших осей
молекул (n11 и ?11 ) и перпендикулярно ему (n+ и ?+) различны (ЖК —
кристаллы с двойным лучепреломлением);
— В зависимости от знака величины ??=?11 – ?1 различают положительную и
отрицательную диэлектри-ческую анизотропию — при приложении электрического
поля молекулы ЖК первого типа ориентируются вдоль поля, второго типа —
поперек поля;
— наличие анизотропии и возможность перестройки структуры проявляются в
двух разновидностях электро-оптических эффектов; изменение характера
поляризации проходящего (отраженного) света и изменение коэффициента
отражения (пропускания) света.
В качестве жидких кристаллов могут выступать очень многие органические
соединения (тысячи), наи-лучшие для технических применений результаты дают
их смеси. «Классическими» нематическими смесами являются МББА (н- (п-
метоксибензилиден) — п- (н-бутиланилин)) и ЭББА (н- (п-этоксибензилиден) —
п- (н - бутиланилин)), обеспечивающие получение ?Тжк =Тж—Тк=15 ... 70°.
Среди всех структурных разновидностей жидких кристаллов нематические
отличаются наименьшей вязкостью, что обеспечивает их наибольшее
быстродействие, определяемое временем переориентации молекул ~10-1 с (и до
ІО-2 ... 10-3 с в специальных рабочих режимах). Удельное сопротивление
нематических ЖК очень велико (~1017 Ом*см и для его некоторого уменьшения
(что порой необходимо) в жидкость вводятся органические примеси, при
диссоциации которых возникают свободные ионы.
Исторически первым электрооптическим эффектом, использованным в
индикаторной технике, стал эффект динамического рассеяния. Если к слою
слегка проводящего нематического ЖК с отрицательной диэлектрической
анизотропией приложить электрическое поле, то молекулы ориентируются
поперек поля, а возникающий поток ионов стремится ларушить эту ориентацию.
При некотором значении тока проводимости возникает состояние
турбулентности, разрушающее ранее упо-рядоченную структуру ЖК. Беспрерывные
хаотические изменения показателя преломления участков жидкости вызывают
рассеяние света (отсюда и название эффекта), внешне проявляющееся как
помутнение ЖК. Вольт-контрастная характеристика ЖКИ представлена на
рис. 3.7.
Лучшие характеристики индикаторов дает использо-
вание твист-эффекта, суть которого заключается в сле-
дующем. В зазоре между двумя пластинами тем или
иным способом достигают «скручивания» номатической
структуры ЖК, т. е. такого расположения молекул, когда
их большие оси параллельны ограничивающим по-
верхностям, а направления этих осей вблизи одной и
другой пластин взаимно перпендикулярны (рис. 3.8,а).
В толще жидкости ориентация молекул меняется
постепенно от верхней граничной ориентации к
нижней. Технологически такая скрученная струк-
тура достигается, например, путем однонаправ-
ленного натирания внутренних поверхностей
стеклянных пластин во взаимно перпендикуляр-
ных направлениях, что и ведет к соответствующей
ориентации молекул.
Слой скрученного нематического ЖК вращает плоскость поляризации проходящего
света на п/2. Если к ячейке приложить электрическое поле, то (при условии
использования материалов с положительной диэлектрической анизотропией) все
молекулы ориентируются вдоль поля (рис. 3.8,6) и эффект скручивания
пропадает. Теперь слой жидкости не изменяет поляризации проходящего через
него света. Помещая на входе и выходе ячейки поляроидные пластины,
преобразуют модуляцию поляризации света в амплитудную.
Твист-эффект в отличие от эффекта динамического рассеяния является чисто
полевым: для его реализации пропускание тока через структуру не нужно. Это
дает существенный выигрыш в энергопотреблении.
Устройство жидкокристаллического индикатора (рис. 3.9) достаточно просто,
здесь удобно реализуюгся современные плоские панельные конструкции. Для
получения низких управляющих напряжений (единицы вольт) зазор между
пластинами должен быть небольшим (~10-3 см), а используемая жидкость должна
иметь круто нарастающую вольт-контрастную характеристику (рис. 3.7).
Характерно, что стоимость ЖКИ (в отличие от полупроводниковых) очень мало
зависит от их площади — изготавливаются приборы с высотой цифр от 3 до 500
мм. Используются конструкции, работающие как в отраженном свете
(большинство типов), так и в проходящем. Все ЖКИ работают на переменном
токе; при попытках использовать постоянное управляющее напряжение
оказываются существенными электролитические эффекты и срок службы прибора
становится недопустимо малым.
Жидкие кристаллы представляют собой достаточно удобную основу для создания
информационных табло повышенной информационной емкости и экранов мало-
кадрового телевидения. Причины этого—малая потреб-ляемая мощность, высокая
контрастность, низкое питающее напряжение, технологичность. Основные
сложности связаны со схемами управления:
низкое быстродействие [pic]
ЖКИ затрудняет использование мулыиплексных режи-
мов, приводит к созданию ЖК матриц с большим коли-
чеством внешних выводов. Перспективы преодоления
этой проблемы видятся в разработке конструкции экра-
на, в которой вместо одной из стеклянных обкладок
обычного ЖКИ используется кремниевая пластина,
содержащая схему управления и имеющая на своей
поверхности матрицу элементарных электродов.
Каждый из этих электродов является оптическим
отражателем. Такое технологическое совмещение растра
и схемы управления резко сокращает число внешних
выводов.
Совершенствование ЖКИ ведется в направлении получения цветных изображений
(для этого привлекаются иные, отличные от описанных, электрооптические
эффекты), повышения быстродействия, долговечности (значения, близкие к 105
ч, представляются вполне реальными), создания злементов с встроенной
памятью.
3.3 Газоразрядные индикаторы (ГРИ) являются примером того, как влияние
конструкторско-технологических идей микроэлектроники заново преобразует
«старую» традиционную область техники.
[pic]
Основу любого прибора этого класса составляет элементарный газоразрядный
промежуток (рис. 3.10). За-жигание и поддержание разряда требует высокого
напряжения (Uзаж?80 ... 400 В, Uгор?50 ... 300 В), ток близок к 1 мА.
Заполнение рабочего объема неоном дает оранжевое свечение, а гелием и
аргоном — желтое и фиолетовое. Возможно и непрямое преобразование энергии:
разряд в ксеноне (УФ излучение) в сочетании с фотолюминофорами желаемого
цвета свечения. Инерционность газового разряда определяется в основном
временами его гашения (10-7 ... 10-8 с) и исчезновения плазмы (10-6 ... 10-
4 с).
Используются два основных режима работы. В режиме постоянного тока
обязателен балластный резистор,
необходим и элемент гашения разряда. Взаимодействие газа с электродами
(рис. 3.10,а) сопровождается катодным распылением, особенно интенсивным при
минусовых температурах. Значительно перспективнее высокочастотный разряд,
для которого характерны самоограничение и отсутствие непосредственного кон-
такта газа с электродами (рис. 3.10,6).
Среди газоразрядных индикаторов выделяют: знаковые, шкальные и
универсальные (плазменные
панели). На смену громоздкой пакетной конструкции газоразрядной лампы с
десятью изолированными катодами, высвечивающими отдельные цифры, пришел
многоразрядный монодисплей панельного типа, один из вариантов которого
представлен на рис. 3.11. Его характерные особенности: плоскостность, малая
толщина (несколько миллиметров), простота конструкции (всего четыре детали)
и технологии. Две плоские электродные решетки из ковара, получаемые
штамповкой или травлением, закрепляются на отдельных стеклянных пластинах,
после чего части собранного пакета соединяются в горячем состоянии. Затем
пакет вакуумируется, заполняется газовой смесью и герметизируется. Кроме
катодных линейных элементов, формирующих изображение, электродные решетки
содержат и внешние выводы.
Имеется много разновидностей сегментных ГРИ, но все они однотипны с
описанным прибором. Типичные значения высоты знаков составляют 5... 16 мм,
число разрядов 3 ... 9. Для питания необходимо напряжение постоянного тока
170 ... 200 В.
Универсальный индикалэр или плазменная панель представляют собой
двухкоординатную матрицу, содер-жащую не менее 104 ... 105 элементарных
газоразряд-
[pic]
ных ячеек. Разрабатываются панели постоянного и переменного тока, т. е. с
внутренними и внешними элек-тродами (рис. 3.12). Высокочастотный экран
питается двумя возбуждающими напряжениями от генераторов Г1 и Г2 (рис.
3.12,в): синусоидальным опорным с частотой в несколько килогерц,
поддерживающим разряд, и записывающим (или стирающим) в виде коротких
прямоугольных импульсов, «поджигающих» ту или иную ячейку.
В конструкциях рис. 3.12 центральная мозаичная пластина служит для изоляции
разрядных промежутков друг от друга, ею определяется разрешающая
способность экрана, близкая к 10 ... 20 лин/см. Ограничения области разряда
можно добиться и без перегородок повышением давления газовой смеси, которое
ведет к стягиванию плазменного шнура, возникающего в месте пересечения
возбужденных X- и У-электродов. Идя по этому пути, можно существенно
повысить разрешающую способность,
особенно у панелей переменного тока.
Высокое напряжение питания и большое число эле-ментов
требуют довольно сложных схем управления. Тем не менее
на основе как биполярных, так и МОП-транзисторов и спе-
циальных интегральных схем удается изготовить достаточно
компактные плоские устройства, размещаемые на задней
стороне панели. Схемы управления не только воспроизводят
на экране требуемые образы, но и позволяют изменять интен-
сивность свечения, обеспечивая передачу до нескольких
десятков полутонов (градаций яркости). Для уменьшения чис-
ла выводов от панели и упрощения схемы управления используют
принцип самосканирования, для реализации которого в
центральной пластине делают специальные отверстия, соеди-
няющие определенным образом соседние ячейки друг с другом.
Вследствие этого зажженное состояние, созданное в одной
ячейке, последовательно перемещается по всем элементам
строк и столбцов экрана. Для получения цветного изображения
изготавливается прозрачная панель (рис. 3.13), каждый слои
которой генерирует свечение определенного цвета (обычно К—О—В),
а требуемая окраска обеспечивается соответствующим управлением
этими слоями. Возможно и другое решение задачи: в панели
с ксеноновым наполнением (УФ излучение) создается сложное
люминофорное покрытие (подобное триадам ТВ экрана), а
газовый разряд «включает» нужный цвет.
Уменьшить напряжение и мощность управляющих сигналов можно
лишь введением в электрическую схему дополнительных электродов.
При сохранении напряжения анод — катод на уровне 200 ... 400 В
для включения разряда в трехэлектродной схеме необходимо лишь
20 ... 40 В, а в четырехэлектродной (тиратронной) — 2 ... 6 В. Мощность,
потребляемая управляющей цепью, может быть снижена до 10-4...10-5
Вт, и устройство оказывается полностью совместимым со стандартными
биполярными и МОП-интегральными схемами. Но для практической
реализации указанных преимуществ необходимо создание индикаторов
тиратронного типа в панельной конструиции методами пленочной
технологии. Важнейшая задача совершенствования плазмечных панелей
всех видов заключается в повышении их долговечности до 104 . . . 105 ч
на основеоптимизации конструкции, тщательного подбора материалов и
отработки мас-сового производства.
4. Применение индикаторов
Применение индикаторов характеризуется прежде всего тем, что именно этими
приборами электроника широко входит в быт человека. Можно упомянуть такие
изделия, как электронные цифровые часы (рис. 3.21), калькуляторы,
автомобильные индикаторные панели, настроенные шкалы радиоприемников,
указатели программ телевизоров, индикаторы кухонного оборудования.
В промышленности эти приборы являются обязательным элементом периферийных
устройств ЭВМ, автоматизированных систем управления, контрольно-
измерительной аппаратуры, сервисных устройств транспортных и связных
систем. В военной технике системы отображения информации необходимы на
командных пунктах, в различных навигационных устройствах, системах
наведения, в приборных щитах самолетов, танков, подводных лодок ...
Все это предопределяет массовое производство индикаторных приборов: годовой
выпуск приборов (в пере-счете на знак) превышает 1 млрд., объем
производства почти такой же, как у диодов всех типов, очень высоки и темпы
роста — удвоение объема за 5—6 лет.
Индикаторные средства играют решающую роль в переходе от телефона к
терминалу и к видеотелефону; в будущем найдут свое разрешение проблемы
твердотельного телевидения, электронной книги и газеты. Не исключено, что
совершенствование полупроводниковых светоизлучающих диодов даст в конце
концов средство для воспроизводимого получения тех 10 млн. оттенков,
которые насчитывают наиболее полные цветовые каталоги; решит все
сегодняшние проблемы колориметрии; породит новые виды изобразительного
искусства и в конечном счете начнет активно воздействовать на формирование
эстетического мира человека.
5. Четыре поколения индикаторных приборов
Четыре поколения индикаторных приборов может быть выделено на основе
ретроспективного и перспек-тивного анализа их развития. Первое поколение
характеризуется небольшим числом используемых физических принципов, низкими
значениями к. п. д. и яркости, малыми информационными возможностями (Nэл?1
••• 10), болыиими габаритами, одноцветностью, высоким управляющим
напряжением, малой долговечностью ( | |
