第一章 太阳光的特性
第一章几何光学
公司是我所第一个上规模产业化的企业
光通信给光纤技术带来了巨大 发展空间
光纤通信正以惊人速度向更高级阶段发展，全光网络 是发展方向。
要实现全光网络则必须实现波分复用技术（特别是密 集波分复用DWDM）和全光节点技术，构成一个完整的 光纤传输系统，除了光源、光探测器及光纤外，还需 要众多无源或有源的光学器件。
面形误差： 1. 透射面误差（相当于设计时未考虑到的一个透镜面） 2. 反射面误差（双倍影响） 屋脊角误差产生色差和双像；屋脊面形误差对成像
质量具有4倍影响。 棱镜的塔差：棱镜的棱边与反射面的不平行度，展
开后不是平行平板。
光的折射定律
siInn或 nsiInnsiIn siIn n
在芯、包层界面全反射向前传播； 入射角>0时，大部分光线进入包层、空气散失掉。
受
n0
光 角
n1 n2
2a 2b
图1 子午光线在阶跃光纤中的传播
光纤光学特性参量：
1．相对折射率差：表征纤芯和包层折射率差异程度的参量．
＝（n1－n2）/ n1
2．数值孔径NA：表征光线在光纤中耦合的难易程度的参量，即光
在多模光纤中传输的各个不同模式沿轴向的传播速度不同，传输 模的阶次越高，传输速度越慢。
光纤的基本结构
由纤芯、包层和涂敷层构成，是一 多层介质结构的对称圆柱体
纤芯
包层
涂敷层
图2 单根光纤结构简图
光纤结构参量
1 纤芯直径2a； 2 外径：研究光纤弯曲损耗及评价光纤机械强度时的重要参量； 3 芯径非圆率、外径非圆率：纤芯外周及包层外周与圆柱的差别程度，用
静水流深光学
静水流深光学《静水流深光学》第一章绪论第一节光学的基本概念1.1 什么是光学？光学是研究光的特性、行为以及它在分布状态、物理、化学、生物、电子和技术等领域中应用的学科。
光学是研究光接触介质后的相互作用、辐射原理及其应用等方面的学科。
它综合了普通物理学和电磁学的理论，使用数学来描述光的特性和行为，并且研究如何利用光来设计应用系统。
1.2 光学的历史光学的研究可以追溯到古希腊时期，当时的哲学家们认识到明亮的太阳光可以照亮地球上的物体。
这并不只是因为太阳太亮，而是因为它可以发射出有形的红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫色的光。
他们继续探索并沿着古希腊人的思想继续发展。
由于一些古代哲学家的受教育程度，他们利用天文学和数学，研究有关光学的概念，开发出各种基本光学实验。
从那时起，进步更快，今天的科学技术已经使光学发展成为一种非常丰富的学科。
1.3 光学的主要分支光学主要分为四大领域：光学原理，光学测量，光学设计和光学应用。
光学原理是研究光的行为以及它们如何形成的研究，包括光在介质中的传播、衍射、反射和折射、全息、激光等，以及研究介质的光谱、显微镜等。
光学测量则是对光的特性和行为的实验研究、对辐射强度的定量分析、以及光与物体间的相互作用的测量。
光学设计是建立各种光学系统的基本理论，运用物理、数学等科学原理，确定一个系统可能具有的参数。
光学应用则是将光学原理、测量、设计和其它相关科学结合起来，合理地应用到实际的生活中去，如视觉、光纤通信、光刻、现代光学技术等等。
1.4 光学的重要性光学是研究拥有形式的光的特性、行为及其在应用领域中的运用的学科。
光学对我们的日常生活和科学技术非常重要，有以下几个方面：（1）光学技术改变了我们的生活。
例如，它为摄影带来了无数的乐趣；它使得光纤通信成为现实；可以利用光学设备记录、存储和恢复大量的信息。
（2）光学是一门包含许多学科的复杂的学科，是物理、数学、化学、生物、电子技术等学科的重要组成部分，对科学及技术的发展起着重要的作用。
有关光的知识和资料
有关光的知识和资料一、光的本质●光是一种电磁波，是整个电磁波谱中极小范围的一部分，其波长范围主要在可见光谱内，即大约400纳米（nm）到760纳米之间。
此外，还有部分光是人类肉眼无法看到的，如紫外线和红外线等。
●光具有粒子性与波动性，这被称为波粒二象性。
光可以被看作是由一种称为光子的基本粒子组成，这些光子带有能量并能在空间中传播。
二、光的性质1、传播特性：●光以直线传播，在真空中速度最快，达到每秒约3.0×10^5千米（即光速c），是宇宙中最快的速度。
在介质（如空气、水、玻璃等）中，光的传播速度会减慢。
●光具有直线传播的特性，表现为笔直的“光柱”和太阳“光线”。
2、波动性质：●光具有波的性质，可以发生干涉、衍射等现象。
干涉是光波相互叠加的结果，形成明暗条纹；衍射则是光波在绕过障碍物时发生的弯曲现象。
3、反射与折射：●光在遇到介质界面时会发生反射和折射。
反射遵循反射定律，即入射角等于反射角；折射则根据折射定律，光线方向在通过不同密度介质时会发生改变。
4、光电效应：●光还具有光电效应等特性，即光照射到某些物质上能够使其释放出电子，这体现了光的粒子性。
三、光的产生原理光的产生原理主要基于物质中的原子或分子在受到能量激发时，电子会从低能级跃迁到高能级。
当这些电子从高能级返回到低能级时，会释放出能量，这种能量以光的形式发射出来。
这个过程称为辐射跃迁，是光产生的基本原理。
四、光的应用1、照明：光最基本的作用就是照明。
无论是自然光（如阳光）还是人工光源（如电灯、蜡烛等），都为人类的生产和生活提供了必要的照明条件。
2、信息传递：光还可以用来传递信息。
例如，交通信号灯利用不同颜色的光来传递交通信息；光纤通信则利用光的特性来传输信息，具有容量大、速度快、抗干扰能力强等优点。
3、能源利用：太阳能是一种重要的可再生能源，利用太阳光进行发电具有清洁、环保、可持续等优点。
此外，光还可以用于光致催化技术等领域，如污水处理、空气净化等。
太阳是什么颜色的
太阳是什么颜色的太阳，作为我们生活中最重要的天体之一，一直以来都是人们研究和探索的对象。
然而，对于太阳的颜色，很多人可能会有不同的疑问。
那么，太阳究竟是什么颜色的呢？本文将从物理学的角度解释太阳的颜色，并探讨太阳的光谱特性。
首先，我们需要了解太阳的构成。
太阳是一个巨大的气体球体，主要由氢和氦组成。
在太阳的内部，核聚变反应不断进行，将氢原子融合成氦原子，释放出巨大的能量。
这些能量以光和热的形式传播到太阳表面，形成太阳的辐射。
太阳的辐射主要包括可见光、紫外线和红外线。
其中，可见光是人眼能够感知到的光线，也是我们所说的太阳光。
太阳光经过大气层的散射和吸收后，最终到达地球表面。
而太阳光的颜色，实际上是由太阳光中不同波长的光线组成的。
根据光的波长，我们可以将可见光分为不同的颜色，即红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色。
这就是我们常见的彩虹的七种颜色。
而太阳光中的各种颜色光线的比例，决定了我们所看到的太阳的颜色。
实际上，太阳光中的各种颜色光线并不是均匀分布的。
根据太阳光的光谱分析，我们可以看到太阳光中红色光线的强度最大，而紫色光线的强度最小。
因此，太阳的颜色在光谱中呈现为黄白色。
然而，由于大气层的散射作用，太阳在不同的时间和地点看起来可能会有所不同的颜色。
例如，在日出和日落时，太阳的光线经过较长的大气路径，会被大气层中的气体和颗粒散射，使得太阳看起来呈现出橙红色或红色。
而在正午时分，太阳的光线经过较短的大气路径，散射较少，因此太阳看起来更接近黄白色。
此外，太阳的颜色还受到观察条件的影响。
在晴朗的天空下，太阳的颜色会更加明亮和鲜艳。
而在多云或雾霾的天气中，太阳的颜色可能会显得暗淡或发黄。
总结起来，太阳的颜色实际上是由太阳光中不同波长的光线组成的。
根据光的波长，太阳光可以分为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色。
然而，由于太阳光中红色光线的强度最大，紫色光线的强度最小，因此太阳的颜色在光谱中呈现为黄白色。
然而，由于大气层的散射和观察条件的影响，太阳的颜色在不同的时间、地点和天气条件下可能会有所不同。
光伏特性曲线实验报告
绪论一实验目的本实验课程的LI的，旨在通过课内实验教学，使学生掌握太阳能发电技术方面的基本实验方法和实验技能，帮助和培养学生建立利用所学理论知识测试、分析和设计一般光伏发电电路的能力，使学生巩固和加深太阳能发电技术理论知识，为后续课程和新能源光伏发电技术相关专业中的应用打好基础。
二实验前预习每次实验前，学生须仔细阅读本实验指导书的相关内容，明确实验U的、要求; 明确实验步骤、测试数据及需观察的现象；复习与实验内容有关的理论知识：预习仪器设备的使用方法、操作规程及注意事项；做好预习要求中提岀的其它事项。
三注意事项1、实验开始前，应先检查本组的仪器设备是否齐全完备，了解设备使用方法及线路板的组成和接线要求。
2、实验时每组同学应分工协作，轮流接线、记录、操作等，使每个同学受到全面训练。
3、接线前应将仪器设备合理布置，然后按电路图接线。
实验电路走线、布线应简洁明了、便于测量。
4、完成实验系统接线后，必须进行复查，按电路逐项检查各仪表、设备、元器件的位置、极性等是否正确。
确定无误后，方可通电进行实验。
5、实验中严格遵循操作规程，改接线路和拆线一定要在断电的情况下进行。
绝对不允许带电操作。
如发现异常声、味或其它事故情况，应立即切断电源，报告指导教师检查处理。
6、测量数据或观察现象要认真细致，实事求是。
使用仪器仪表要符合操作规程，切勿乱调旋钮、档位。
注意仪表的正确读数。
.7、未经许可，不得动用其它组的仪器设备或工具等物。
8、实验结束后，实验记录交指导教师查看并认为无误后，方可拆除线路。
最后，应清理实验桌面，清点仪器设备。
9、爱护公物，发生仪器设备等损坏事故时，应及时报告指导教师，按有关实验管理规定处理。
10、自觉遵守学校和实验室管理的其它有关规定。
四实验总结每次实验后，应对实验进行总结，即实验数据进行整理，绘制波形和图表，分析实验现象，撰写实验报告。
实验报告除写明实验名称、日期、实验者姓名、同组实验者姓名外，还包括：1.实验目的；2.实验仪器设备（名称、型号）；3.实验原理；4.实验主要步骤及电路图；5.实验记录（测试数据、波形、现象）；6.实验数据整理（按每项实验的实验报告要求进行计算、绘图、误差分析等）; •回答每项实验的有关问答题。
第一章 光的基本概念
第一章光的基本概念1.1 光的性质就人的视觉来说，没有光也就没有一切。
什么是光？光是指辐射能的一部分，即具有刺激视觉器官特性的辐射能。
从物理学的观点说，光是电磁波谱的一部分，波长范围在380～780nm（纳米）之间，这个范围在视觉上可能稍有些差异。
任何物体发射或反射足够数量合适波长的辐射能，作用于人眼睛的感受器官，就可看见该物体。
一般辐射能波谱的范围，可见光谱辐射能的波长在即380～780nm 之间，仅是辐射能中很小的一部分。
在室内设计中，光不仅是为满足人们视觉的功能，还是一个重要的美学因素。
光可以形成空间，改变空间或者破坏空间。
因此，室内照明是室内设计的重要组成部分之一，在设计之初就应该加以考虑。
1.2 光度量1、光通量光源在单位时间内向周围空间辐射出去的并能使人眼产生光感的能量，称为光通量。
单位为流明（lm）。
光通量=光效X功率。
2、发光强度（光强）光源在空间某一方向上单位立体角内发射的光通量与该立方体角的比值，称为光源在这一方向上发光强度，简称光强，单位为坎德拉（cd）。
3、照度照度是用来说明被照面（工作面）上被照射的程度，通常用其单位面积内所接受的光通量来表示，单位为勒克斯（lx）或流明每平方米（lm/m2）。
4、亮度亮度也是用来表示物体表面发光（或反光）强弱的物理量，被视物体发光面在视线方向上的发光强度与发光面在垂直于该方向上的投影面积的比值，称为发光面的表面亮度，单位为坎德拉每平方米（cd/m2）。
1.3 光与颜色1、色温将一标准黑体加热(如白炽灯中的钨丝)，随着温度升高黑体的颜色开始沿着深红-浅红-橙-黄-白-蓝逐渐改变，当某光源发出的光的颜色与标准黑体处于某温度的颜色相同时，我们将黑体当时的绝对温度称为光源的色温，以绝对温度K 来表示。
基本色表:早霞3000k 黄昏 4000k正午5500k-5600k 其它白天时段 4800k（晴天时）阴天6500k左右白天正午的阴影和月夜 6700k左右白色路灯下偏紫色色温白炽灯土黄色聚光灯 3200k 烛光 1850k新闻灯 3200k 三基色日光灯 3200k商场日光灯 4500k2、显色性光源对物体本身颜色呈现的程度称为显色性，也就是颜色逼真的程度，显色性高的光源对颜色表现较好，我们所见到的颜色也就接近自然色，显色性低的光源对颜色再现较差，我们所见到的颜色偏差也较大，用显色指数（Ra）表示。
太阳神光能量计算公式
太阳神光能量计算公式太阳神光能量是指太阳辐射能量在地球大气层中的传播和吸收过程中的能量转换和利用。
太阳神光能量是一种清洁、可再生的能源，具有广泛的应用前景，包括太阳能发电、太阳能热利用、太阳能光化学等多个领域。
在太阳神光能量的利用过程中，需要对太阳光的能量进行准确的计算和评估，以便更好地利用太阳神光能量资源。
太阳神光能量的计算公式是太阳能利用领域中的重要基础知识，它可以帮助人们更加准确地了解太阳光的能量特性，从而为太阳能利用系统的设计、优化和运行提供科学依据。
下面将介绍太阳神光能量计算的基本原理和常用的计算公式。
一、太阳光的能量特性。
太阳光是一种电磁辐射，它具有波长和频率的特性。
太阳光的能量密度随着波长的变化而变化，不同波长的太阳光对应着不同的能量。
在太阳光照射到地球大气层中时，会受到大气层的吸收和散射，从而影响到太阳光的能量分布和强度。
太阳光的能量密度可以用辐射通量来表示，通常以单位面积的太阳光能量来描述。
太阳光的辐射通量可以用单位面积的太阳光能量来表示，通常以瓦特每平方米（W/m^2）为单位。
太阳光的辐射通量随着时间、地点和大气条件的变化而变化，因此需要对太阳光的辐射通量进行准确的计算和评估。
二、太阳神光能量的计算公式。
太阳神光能量的计算公式是根据太阳光的能量特性和地球大气层的吸收和散射特性来确定的。
太阳光的辐射通量可以用太阳光的波长和频率来表示，从而可以得到太阳光的能量密度。
太阳光的能量密度可以用以下的计算公式来表示：E = hc/λ。
其中，E表示太阳光的能量密度，h表示普朗克常数，c表示光速，λ表示太阳光的波长。
根据这个公式，可以计算出不同波长的太阳光的能量密度，从而确定太阳光的辐射通量。
太阳光的辐射通量还受到大气层的吸收和散射的影响，因此需要考虑大气层的透过率和散射率。
大气层的透过率和散射率可以用以下的计算公式来表示：T = e^(-τ)。
S = 1 T。
其中，T表示大气层的透过率，τ表示大气层的光学厚度，S表示大气层的散射率。
太阳色彩知识点总结
太阳色彩知识点总结太阳是我们太阳系中的中心星，它是地球上一切物质的能源来源。
太阳发出的光线包含了多种不同的颜色，这些颜色被称为太阳色彩。
太阳色彩不仅在视觉上提供了美丽的景象，还在科学研究和艺术创作中扮演着重要角色。
太阳光线中包含的不同颜色是由太阳的光谱决定的。
太阳光穿过大气层时，会被大气中的气体分子和颗粒散射和吸收，因此产生了不同颜色的光谱。
通过分析太阳的光谱，科学家们可以了解太阳的化学成分、温度和其他重要特征。
在科学上，太阳色彩可以通过光谱分析来研究，这种方法被称为光谱学。
光谱学是一门重要的科学领域，它帮助科学家们了解宇宙中的许多奥秘。
通过光谱分析，科学家们已经发现了许多关于太阳的重要信息，包括太阳的温度、化学成分和辐射特性。
在艺术上，太阳色彩常常被用来表现自然界的美景。
太阳色彩可以给人一种温暖、欢乐和希望的感觉，因此经常被用来描绘美好的景象。
在绘画、摄影、设计等艺术形式中，太阳色彩都有着独特的表现力，可以帮助艺术家们传达情感和表达意义。
太阳色彩还在人类文化中扮演着重要角色。
许多文化都将太阳视为一种神圣的象征，因此太阳色彩在宗教仪式、节日庆典和传统习俗中都有着特殊的意义。
在古代，许多文明都将太阳作为自己的主要神祇，因此太阳色彩具有深厚的文化内涵。
总的来说，太阳色彩是自然界中非常重要的一种元素。
它在科学研究、艺术创作和人类文化中都扮演着重要的角色。
通过对太阳色彩的深入理解，我们可以更好地认识太阳和宇宙，感受到自然界的美丽和壮观，以及人类对太阳的敬畏和赞美。
首先，我们来了解一下太阳光的光谱特性。
太阳光线包含了丰富的颜色，这些颜色构成了太阳的光谱。
太阳的光谱可以通过一种叫做分光镜的仪器来观测和分析。
分光镜能够将太阳光线分成不同颜色的光谱，通过观察光谱的特征，科学家们可以了解太阳的化学成分、温度和辐射特性。
太阳光的光谱是由太阳的辐射特性决定的。
在太阳的光谱中，可以观察到一些特定的谱线，这些谱线对应着太阳表面和大气层中的不同物质的特征。
太阳光谱分析
通过查阅资料和实验技术人员的讲解了解太阳光的基本知识；
按照技术人员要求进行实验操作
面反射镜M2以及输出 了解太阳能电池的光源—太阳光
AM（Air Mass）
测量太阳光的照度变化
狭缝S2构成。 AM（Air Mass）
实验要求
➢实验操作前认真预习 ➢实验操作前阅读仪器操作说明书 ➢按照技术人员要求进行实验操作 ➢实验过程中多思考多动手 ➢认真完成相关实验和实验报告
思考
1.光栅光谱和棱镜光谱的区别。 2.设计能够检测出发光二极管出射光波长范
围的实验方法。 3.分析太阳光光谱的意义何在？
太阳光与人工太阳模拟器光源的差别
0nm）来进行校准仪器。
采用标准光谱灯进行波长校准 利用汞灯的五根谱线的波长值（标准值为404.
光栅光谱仪示意图
实验操作前阅读仪器操作说明书
光栅光谱仪的校准：
采用标准光谱灯进行波长校准
1 用氘灯谱线校准 利用氘灯的两根谱线的波长值（标准值为 486.0nm和656.0nm）来进行校准仪器。
2 用钠灯谱线校准 利用钠灯的两根谱线的波长值（标准值为 589.0nm和589.6nm）来进行校准仪器。
3 用汞灯谱线校准 利用汞灯的五根谱线的波长值（标准值为 404.7nm、435.8nm、546.1nm、 577.0nm、579.0nm）来进行校准仪器。
实验内容
• 1. 了解太阳能电池的光源—太阳光 • 2. 测量太阳光的照度变化 • 3. 测量太阳光能量的频谱分布 • 4. 太阳光与其它光源的对比 • 5. 太阳光与人工太阳模拟器光源的差别
2. 太阳光的特点
3. AM（Air Mass）能量密度大
农业气象学课后思考题
绪论1、大气：大气是包围地球的空气的总称，是地球上一切生命赖以生存的重要物质条件之一。
2.、气象学(大气科学)：研究大气中各种现象及其演变规律，以及如何利用这些规律为人类服务的一门学科。
农业科学与气象科学相互渗透的边缘学科。
3.、农业气象学：研究气象条件与农业生产相互作用及其规律的一门学科。
4、气象学的研究对象：包括覆盖整个地球的大气圈及大气圈与地球的水圈、岩石圈、生物圈等其它圈层之间的复杂关系与相互作用。
5、农业气象学的研究对象(1). 农业生物：作物、林草、花卉、畜禽、昆虫、水生生物和微生物等。
（2）. 农业设施：温室、畜舍、水利工程、仓库等。
（3）. 栽培、养殖等农事活动、农机作业、农畜产品加工、运输、贮藏、销售等生产经营活动。
（4）气象条件有关的农业资源与环境问题。
6、农业气象学的研究内容（1）农业气象监测利用常规和先进仪器对农业气象要素及农业生物生长发育状况进行平行观测，及时准确地掌握气象条件的变化规律及特点，研究农业生产对象与过程对有关气象条件的反应，并将有关数据、资料进行处理和加工（2）农业气象信息服务（农业气象预报与情报）a. 农业气象灾害的情报、预报和警报b. 动植物病虫害的有关预报c. 产量与品质预报d. 雨情、墒情和农情等情报（3）农业气候资源的开发、利用与保护我国有各种各样的气候，气候资源非常丰富。
所谓气候资源为光能、热能、水分和大气中的二氧化碳。
这些资源是植物生长所必需的能量和物质。
通过分析和说明一个地区的气候资源的特点，为农业生产类型、种植制度、作物和品种的合理布局等提供可靠的依据。
（4）.农业小气候、农业气象灾害及其防御手段的研究a. 研究各种气象灾害的发生规律及其对农业生产的影响和相应的减灾对策与措施b. 研究不同气象条件下最合理有效地调控农业设施等的小气候条件的方法和措施7、农业气象基础理论研究a. 作物产量形成的农业气象基础b. 气候生产潜力理光合生产潜力、光温生产潜力及光温水生产潜力c. 土壤-植物-大气连续体的水分运动和高效利用途径d. 边界层物质传输与能量转化过程(作物蒸腾、光合和呼吸作用有关的物质和能量转化过程e. 全球气候变化模式及适应对策等8、农业生产与气象的关系：1. 大气提供了农业生物的重要生存环境2. 大气提供了农业生物的物质、能量基础3. 气象条件对农业生产活动全过程和农业设施等的影响4. 大气对其他自然资源的影响5. 农业生产活动对大气环境的影响第一章大气1、大气：包括悬浮其中的液体和固体质粒在内的气体混合物。
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一的
描述波的两个概念
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应用光伏学
1.2 黑体辐射
黑体对于辐射来说是一个理 想的吸收体或发射体。
当它被加热后开始发光，也 就是说开始发出电磁辐射。
金属温度越高，发射的光的 波长越短，发光的颜色由最 初的红色逐渐变为白色。
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地球黑体辐射图
应用光伏学
1.2 黑体辐射
球层重新向外辐射。
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应用光伏学
1.3 太阳及其辐射
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应用光伏学
1.4 太阳的辐射
太阳辐射到达地球表面必须 经过的大气光学质量AM(air mass)。
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应用光伏学
与传统的电厂相比，太阳能热电厂具有 两大优势：
（1）整个发电过程清洁，没有任何碳排放；
（2）利用的是太阳能，无需任何燃料成本。
太阳能热发电还有一大特色，那就是其热能储 存成本要比电池储存电能的成本低得多。
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应用光伏学
上海鲜花港太阳能电站
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被称为光的波粒二象性。 波包或光子
的能量E可用下式表示：
E=hf=hc/λ
(1-1)
其中：h是普朗克常数(6.626×10-34 J•s)
f 是光的频率(1/s);
λ是光的波长(m);
c是光速(3×108 m/s)
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应用光伏学
1.1 波粒二象性
光的波动性与粒子性的比较
项目
内容
说明
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应用光伏学
太阳能的利用主要有两种：
①光热太阳能 如太阳灶、太阳供热系统。遍及全国各地的屋
顶太阳能热水器就是一种常见的太阳供热系统。 我国是太阳能热水器生产量与销售量最大的国 家，从房屋的热水器安装率来说，在我国太阳 能热水器的推广应用潜力是很大的。
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应用光伏学
黑体的光谱辐射功率是指从λ到λ+dλ 极小的波长变化范围内每单位面积 辐射的功率，它服从普朗克分布
E(,T )
2hc2
5exp hc /kT1
（1-2）
这里k是玻耳兹曼常数，E的量纲是 单位面积单位波长的功率。
黑体的总辐射功率，是由单位面积 所辐射的功率表示。可以对上式以 波长作自变量从零到正无穷大进行
现在人类社会的总能耗约13TW，全世界发
电装机容量不到4TW，都比太阳送到地球
的光功率小得多。对人类而言，太阳能是
取之不尽用之不竭的。
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应用光
无论是生物质能、风能，还是 水力、温差和潮汐能，归根结底都 是太阳能的转化形式。矿物燃料蕴 藏的能量，也是来自远古时期生物 体所吸收利用的太阳能。
积分，结果为 E T 4，σ为斯忒藩-
玻耳兹曼常数。
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应用光伏学
1.3 太阳及其辐射
太阳是一个通过其中心 的核聚变反应产生热量
的气体球。内部温度高
达 2×107K。
内部强烈的辐射被靠近 太阳表面的一层氢离子
吸收，能量以对流的形
式穿透过这层光阻，然
后在太阳的外表面的光
四季、阴晴会影响到太阳能 影响因素 的获取，会有波动
要获得大量的能量，也需要 技术基础 技术支持，提高能量转化率
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应用光伏学
太阳能的资源分布
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应用光伏学
太阳是一个十分巨大的能源库, 它送到
地球的光功率就有12万TW（1TW（太瓦）
=1MMW=1000,000,000,000W ）与此相比，
光的波动性是光子本身的一 种属性,不是光子之间相互作
2.光是一种概率波,即光 用产生的
子在空间各点出现的可 能性大小(概率)可用波
光的波动性不同于宏观概念
动规律来描述
的波
波和粒 子的对 立统一
宏观世界:波和粒子是相 互对立的概念
光子说并未否定波动性,光子
微观世界:波和粒子是统 能量E=hc/ λ中,c和λ就是
应用光伏学
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应用光伏学
太阳能简介
太阳能能源是来自地球外部天体的能源，人类
所需能量的绝大部分都直接或间接地来自太阳。
正是各种植物通过光合作用把太阳能转变成化
学能在植物体内贮存下来。煤炭、石油、天然
气等化石燃料也是由古代埋在地下的动植物经
过漫长的地质年代形成的。它们实质上是由古
代生物固定下来的太阳能。此外，水能、风能、
光的 粒子性
1.当光同物质发生作用 时,这种作用是“一份一 份”进行的,表现出粒子 的性质
2.少量或个别光子容易 显示出光的粒子性
粒子的含义是“不 连续”、“一份一份 的”
光的粒子即光子,不 同于宏观观念的粒
子
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应用光伏学
1.1 波粒二象性
光的 波动性
1.足够能量的光在传播
时,表现出波动的性质
需要淹 没大量 土地
受季节 影响
水电
我国土地 水源资源 有限
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应用光伏学
太阳能的特点
太阳能
无枯竭危险 绝对干净（无公害） 不受资源地域分布限制 可在用电处就近发电
获取的能源时间花费短
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应用光伏学
太阳能的不足
能量辐射及分布密度比较小 占用面积 ，因此需要较大面积
波浪能、海流能等也都是由太阳能转换来的 。
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应用光伏学
火电的缺点
火电
化石燃料蕴 藏量有限、 越烧越少， 正面临着 枯竭的危险
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燃烧燃料将排出 二氧化碳和硫的 氧化物，因此会 导致温室效应和 酸雨，恶化地球 环境
应用光伏学
水电的缺点
可能会 破坏生 态环境
可能导 致水患
屋顶上的太阳能热水器
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应用光伏学
太阳灶
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应用光伏学
②光电太阳能
如太阳能光伏电池、太阳能热发电站。
利用太阳能热发电目前已成为全球风险投资 的一个重点领域，其原理是通过聚光装置把太 阳光线聚集在装有某种液体的管道或容器。借 助太阳热能，液体被加热到一定温度，产生蒸 汽然后驱动涡轮机发电，将热能转化为电能。 这种发电方式被人们称为太阳能热发电。
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应用光伏学
西班牙的太阳能电站
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应用光伏学
太阳能汽车
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应用光伏学
航天器上的太阳能电板
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应用光伏学
第1章 太阳光的特性
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应用光伏学
1.1 波粒二象性
光既是粒子又是波，同时具有这
两种对立而互补的性质。这一理论也