AQUARIUMLife.gr

PAR Watts, Lumens, Photons και Watts


Καθώς η σημασία του τεχνητού φωτισμού για την ανάπτυξη των φυτών είναι συνεχώς μια
αναπτυσσόμενη βιομηχανία, οι κατασκευαστές λαμπτήρων έχουν αρχίσει να φτιάχνουν λαμπτήρες, ειδικά για τις ανάγκες των φυτών.
Σε αυτό το άρθρο θα αναλύσουμε και θα συγκρίνουμε τα διάφορα μέτρα του "επιπέδου του φωτός" που χρησιμοποιούνται σήμερα για την ανάπτυξη των φυτών.
Τα τελευταία χρόνια γίνετε ολοένα πιο οικονομική και αποδοτική η χρήση τεχνητού φωτισμού, για την ενίσχυση της ανάπτυξης των φυτών.
Το κόστος φωτισμού και οι λαμπτήρες έχουν γίνει λιγότερο δαπανηροί και λόγο των υψηλών αποδόσεων και των υψηλών watt, είναι πλέον πολύ αποτελεσματικές πηγές φωτός.
Ο τεχνητός φωτισμός μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την ανάπτυξη των φυτών με τρεις διαφορετικούς τρόπους:

Παρέχοντας εξ' ολοκλήρου το φως που χρειάζεται ένα φυτό για την ανάπτυξή του.
Ως συμπληρωματικό φως με τον ήλιο, ειδικά κατά τους χειμερινούς μήνες, όπου το φως του ηλίου είναι μειωμένο.
Για αύξηση της διάρκειας της "ημέρας", προκειμένου να προκληθεί συγκεκριμένη ανάπτυξη και ανθοφορία.


PAR και η καμπύλη απόκρισης των φυτών
Όπως οι άνθρωποι χρειάζονται μια ισορροπημένη διατροφή, έτσι και τα φυτά πρέπει να έχουν ένα πλήρες ισορροπημένο φάσμα φωτός,
για καλή υγεία και βέλτιστη ανάπτυξη.
Η ποιότητα του φωτός είναι εξίσου σημαντική με την ποσότητα.
Όπως το ανθρώπινο μάτι είναι ευαίσθητο σε ένα συγκεκριμένο τμήμα του φάσματος φωτός, έτσι είναι και τα φυτά.
Αυτό το τμήμα αναφέρετε ως φωτοσυνθετικά ενεργή ακτινοβολία ή PAR, δηλαδή περίπου από 400 έως 700 νανόμετρα σε μήκος κύματος.
Παρ' όλα αυτά, η απόκριση των φυτών σε αυτή την περιοχή είναι πολύ διαφορετική από εκείνη των ανθρώπων.
Το ανθρώπινο μάτι έχει μια ευαισθησία στην κίτρινη-πράσινη περιοχή, περίπου 550 νανόμετρα.
Αυτή είναι οπτικά κίτρινο χρώμα που χρησιμοποιείτε για πολύ ορατά σημάδια και αντικείμενα.
Τα φυτά από την άλλη πλευρά, ανταποκρίνονται πιο αποτελεσματικά στο ερυθρό και στο μπλε φως.
Η κορυφή είναι στην κόκκινη περιοχή, περίπου στα 630 νανόμετρα.
Τα παραπάνω διαγράμματα δείχνουν την καμπύλη απόκρισης του ανθρώπινου ματιού και την καμπύλη απόκρισης των φυτών.
Παρατηρήστε στο περίγραμμα την τεράστια διαφορά στην ανταπόκριση στο φως του ανθρώπινου
ματιού και των φυτών.
Όπως το λίπος παρέχει τις πιο αποτελεσματικές θερμίδες για τον άνθρωπο, έτσι το κόκκινο φως παρέχει την πιο αποτελεσματική τροφή για τα φυτά.
Ωστόσο τα φυτά που φωτίζονται μόνο με κόκκινο ή πορτοκαλί φως, θα αποτύχουν να αναπτύξουν επαρκή όγκο.
Για φυλλώδη - βλαστική ανάπτυξη είναι απαραίτητο το μπλε φως.
Επίσης πολλές άλλες πολύπλοκες διαδικασίες προκαλούνται στα φυτά από τις διαφορετικές περιοχές του φάσματος του φωτός.
Το σωστό τμήμα του φάσματος διαφέρει από είδος σε είδος.
Η ποσότητα του φωτός που απαιτείται για την υγιή ανάπτυξη των φυτών μπορεί να μετρηθεί.
Το φως των φυτών δεν μπορεί να μετρηθεί με τα ίδια πρότυπα που χρησιμοποιούνται για την μέτρηση φωτός για τον άνθρωπο.
Ακολουθούν μερικοί βασικοί ορισμοί και διακρίσεις που είναι χρήσιμοι για τον καθορισμό των κατάλληλων τρόπων μέτρησης της ποσότητας του φωτός για την ανάπτυξη των φυτών.

Μέτρηση του φωτός για τον άνθρωπο: Lumens και Lux
Πως μετράμε την ποσότητα φωτός για τον άνθρωπο;
Ο προφανής τρόπος είναι με βάση το πόσο φωτεινή εμφανίζεται η πηγή και το πόσο καλά βλέπει το μάτι κάτω από το φως.
Δεδομένου ότι το ανθρώπινο μάτι είναι ιδιαίτερα ευαίσθητο στο κίτρινο φως, περισσότερο βάρος δίνεται στην κίτρινη περιοχή του φάσματος και λιγότερο στο μπλε και στο κόκκινο.
Αυτή είναι η βάση για τη βαθμολόγηση του συνολικού ποσού του φωτός που εκπέμπεται από μια πηγή σε lumen.
Το φως που εκπέμπεται από την πηγή στη συνέχεια κατανέμεται πάνω από την περιοχή που πρέπει να φωτίζεται.
Ο φωτισμός μετριέται σε "Lux", μία μέτρηση του πόσο πολλά lumens πέφτουν σε κάθε τ.μ. επιφάνειας.
Ένας φωτισμός 1000 Lux συνεπάγεται ότι 1000 Lumens πέφτουν σε κάθε τ.μ. επιφάνειας.
Ομοίως , "πόδι - κεριά" είναι ο όρος για το μέτρο πόσα lumens πέφτουν σε κάθε τετραγωνικό πόδι της επιφάνειας.
Προφανώς αυτοί οι δυο όροι, "lumens - lux" και "πόδι - κεριά" αναφέρονται στην ανθρώπινη όραση και όχι στον τρόπο με τον οποίο τα φυτά θέλουν να δουν το φως.
Πως λοιπόν, θα πρέπει να ολοκληρωθεί η αξιολόγηση για τον φωτισμό των φυτών;
Υπάρχουν δυο βασικές προσεγγίσεις για την ανάπτυξη αυτής της αξιολόγησης:
η μέτρηση της ενέργειας ή η καταμέτρηση φωτονίων.

Par Watts για τα φυτά
Watt είναι ένα αντικειμενικό μέτρο της ενέργειας που χρησιμοποιείται ή εκπέμπεται από μια λάμπα κάθε δευτερόλεπτο.
Η ενέργεια αυτή μετριέται σε Joule και 1 Joule ανά δευτερόλεπτο ονομάζεται watt.
Μια λάμπα πυρακτώσεως 100w καταναλώνει 100 Joules της ηλεκτρικής ενέργειας ανά δευτερόλεπτο.
Πόση ενέργεια του φωτός είναι αυτό που παράγει;
Περίπου 6 Joule ανά δευτερόλεπτο ή 6 Watt, αλλά η απόδοση του λαμπτήρα είναι μόνο 6%, ένας μάλλον μελαγχολικός αριθμός.
Το υπόλοιπο της ενέργειας απορροφάται κυρίως ως θερμότητα.
Οι σύγχρονοι λαμπτήρες εκκένωσης, όπως νατρίου υψηλής πίεσης (HPS) και αλογόνων μετάλλων μετατρέπουν συνήθως το 30 - 40% της ηλεκτρικής ενέργειας σε φως.
Είναι σημαντικά πιο αποτελεσματικοί από του λαμπτήρες πυρακτώσεως.
Δεδομένου ότι τα φυτά χρησιμοποιούν την ενέργεια μεταξύ 400 και 700 νανόμετρα και το φως στην περιοχή αυτή ονομάζεται φωτοσυνθετική ακτινοβολία ή PAR, θα μπορούσαμε να μετρήσουμε τη συνολική ποσότητα ενέργειας που εκπέμπεται σε αυτή την περιοχή και να το ονομάσουμε PAR Watts.
Αυτό είναι ένα αντικειμενικό μέτρο, που δείχνει άμεσα πόση ενέργεια του φωτός είναι διαθέσιμη για τα φυτά που την χρησιμοποιούν για την φωτοσύνθεσή τους.
Η απόδοση σε λαμπτήρα πυρακτώσεως 400 Watt είναι περίπου 25 Watt για τα φυτά.
Σε ένα λαμπτήρα 400 Watt αλογόνων μετάλλων είναι 140 Watt για τα φυτά,
ενώ σε έναν λαμπτήρα νατρίου υψηλής πίεσης 400 Watt είναι περίπου 120 - 128 Watt, λιγότερα από ένα λαμπτήρα αλογόνων μετάλλων.
Αυτό συμβαίνει επειδή οι λαμπτήρες νατρίου υψηλής πίεσης εκπέμπουν κίτρινο φως και έχουν περισσότερα lumens (για το ανθρώπινο μάτι ).
"Illumination" για τα φυτά μετριέται σε PAR Watts ανά τ.μ.
Δεν υπάρχει ειδική ονομασία για αυτή τη μονάδα, αλλά αναφέρεται ως "ακτινοβολία" και γράφεται για παράδειγμα ως 25 Watts / τ.μ. ή 25W/m².

Τα φωτόνια
Ένα άλλο μέσο μέτρησης της ποσότητας του φωτός για την ανάπτυξη των φυτών ,
περιλαμβάνει την κατανόηση ότι το φως πάντα εκπέμπεται ή απορροφάται σε διακριτά πακέτα που ονομάζονται "φωτόνια".
Αυτά τα πακέτα είναι οι ελάχιστες μονάδες των συναλλαγών που αφορούν την ενέργεια του φωτός.
Για παράδειγμα αν μια ορισμένη φωτοσυνθετική αντίδραση λαμβάνει χώρα με απορρόφηση ενός φωτονίου του φωτός,
τότε είναι λογικό να προσδιοριστεί πόσα φωτόνια πέφτουν πάνω στο φυτό κάθε δευτερόλεπτο.
Επίσης δεδομένου ότι μόνο τα φωτόνια της PAR περιοχής του φάσματος είναι ενεργά στη δημιουργία της φωτοσύνθεσης,
είναι λογικό να περιοριστεί η καταμέτρηση PAR φωτονίων.
Ένας λαμπτήρας θα μπορούσε να αξιολογηθεί, με το πόσα πραγματικά μικροσκοπικά φωτόνια εκπέμπει ανά δευτερόλεπτο.
Προς το παρόν δεν υπάρχει κατασκευαστής λαμπτήρων που να μπορεί να κάνει αυτή την εκτίμηση.
Αντί αυτού, οι βιολόγοι φυτών και οι ερευνητές προτιμούν να μιλούν για τη ροή των φωτονίων που πέφτουν κάθε δευτερόλεπτο σε μια επιφάνεια. Αυτή είναι η βάση της PPF PAR με PPF θέση, για φωτοσυνθετικά Photon Flux, μια διαδικασία η οποία στην πραγματικότητα μετράει τον αριθμό
των φωτονίων που πέφτουν ανά δευτερόλεπτο σε ένα τετραγωνικό μέτρο επιφάνειας.
Ένα άλλο μέτρο κατάλληλο για την ανάπτυξη των φυτών, ονομάζεται YPF PAR ή απόδοση Photon Flux και λαμβάνει υπόψη όχι μόνο τα φωτόνια αλλά και το πόσο αποτελεσματικά χρησιμοποιούνται από τα φυτά.
Από το κόκκινο φάσμα τα φωτόνια χρησιμοποιούνται πιο αποτελεσματικά για να προκαλέσουν μια αντίδραση την φωτοσύνθεσης.
Τα YPF PAR δίνει περισσότερο βάρος στα κόκκινα φωτόνια με βάση την καμπύλη ευαισθησίας των φυτών.
Δεδομένου ότι τα φωτόνια είναι πολύ μικρά πακέτα ενέργειας, οι επιστήμονες αντί να αναφέρονται σε "1.000.000.000.000.000.000" φωτόνια, χρησιμοποιούν συμβατικά τον αριθμό "1,7 μικρογραμμομόρια φωτόνια" που ορίζεται από το σύμβολο "μmol".
Ένα μmol συμβολίζει 6 x 1017 φωτόνια. Ένα mole συμβολίζει 6 x 1023 φωτόνια.
Ακτινοβολία ή illumination μετριέται σε Watt ανά τ.μ. ή μικρομόρια (φωτονίων) ανά τ.μ ανά δευτερόλεπτο και σε συντομία μmol.m - 2.s - 1.
Η μονάδα "einstein" μερικές φορές χρησιμοποιείται για να αναφερθεί σε ένα mole ανά τ.μ ανά δευτερόλεπτο.
Αυτό σημαίνει κάθε δευτερόλεπτο 1 τ.μ. της επιφάνειας έχει 6 x 1023 φωτόνια που υπάγονται σε αυτό.
Οπότε η ένταση της ακτινοβολίας για την ανάπτυξη των φυτών μπορεί να μετρηθεί σε: micro - einstein ή σε PAR Watts / τ.μ.
Αυτά τα τρία μέτρα της φωτοσυνθετικής ακτινοβολίας, PAR Watts / τ.μ., PPF PAR και YPF PAR,
αν και διαφορετικά είναι όλα σωστός τρόπος της μέτρησης του φωτός των λαμπτήρων για την ανάπτυξη των φυτών.
Δεν συνεπάγονται με την καμπύλη απόκρισης του ανθρώπινου ματιού η οποία είναι άνευ σημασίας για τα φυτά.
Από την αντίδραση των φυτών έχει διαπιστωθεί ότι η ιδανική περιοχή είναι μεταξύ 400 και 700 νανόμετρα,
παρόλα αυτά ορισμένοι επιστήμονες αναφέρονται σε περιοχές μεταξύ 350 και 750 νανόμετρα ως PAR περιοχή.
Χρησιμοποιώντας αυτή τη διευρυμένη περιοχή, μετά από δοκιμές διαπιστώθηκε ότι είχαμε πιο ήπια αποτελέσματα σε σύγκριση με την πιο συντηρητική προσέγγιση.
Ωστόσο η διαφορά ήταν πολύ μικρή.

Φωτοσύνθεση και φωτομορφογένεση
Φυτά που λαμβάνουν ανεπαρκή επίπεδα φωτός, αναπτύσσονται λιγότερο και έχουν χαμηλότερο συνολικό βάρος.
Φυτά που λαμβάνουν υπερβολικές ποσότητες φωτός μπορεί να στεγνώσουν, να αναπτύξουν επιπλέον περιοχές ανθοφορίας,
να γίνει λεύκανση λόγω καταστροφής της χλωροφύλλης και να εμφανίσουν και άλλα συμπτώματα καταστάσεων στρες.
Τα φυτά επίσης μπορεί να καταστραφούν από την υπερβολική θερμότητα, ακτινοβολία ή την ακραία υπεριώδη ακτινοβολία "UV".
Ωστόσο εντός του αποδεκτού εύρους τα φυτά ανταποκρίνονται πολύ καλά στο φως με τον ρυθμό ανάπτυξής τους να είναι ανάλογος με τα επίπεδα
ακτινοβολίας.
Η σχετική κβαντική απόδοση είναι ένα μέτρο του πόσο πιθανό είναι κάθε φωτόνια να υποκινήσει μια φωτοσυνθετική χημική αντίδραση.
Η καμπύλη της σχετικής κβαντικής απόδοσης έναντι του μήκους κύματος ονομάζεται φωτοσυνθετική καμπύλη απόκρισης των φυτών,
όπως φαίνεται παραπάνω σε αυτή την ενότητα.
Είναι επίσης δυνατόν να σχεδιαστεί μια καμπύλη που να δείχνει την αποτελεσματικότητα της ενέργειας σε διάφορες περιοχές του φάσματος στην
παραγωγή της φωτοσύνθεσης.
Το γεγονός ότι το μπλε φωτόνια περιέχουν περισσότερη ενέργεια από τα κόκκινα φωτόνια θα πρέπει να ληφθεί υπόψη και η προκύπτουσα καμπύλη θα μπορεί να προγραμματιστεί σε σφαίρες φωτομετρίας να μετράει άμεσα τα Lumens για τα φυτά αντί τα Lumens για τον άνθρωπο.
Αυτό είναι πιθανό να συμβεί σε κάποιο σημείο στο μέλλον.
Προς το παρόν οι διεθνής κατασκευαστές όπως η Venture Lighting (για την σειρά λαμπτήρων της Sunmaster) παρέχουν PAR Watts αξιολογήσεις .
Το κύριο συστατικό στα φυτά που είναι υπεύθυνο για την φωτοσύνθεση είναι η χλωροφύλλη.
Μερικοί ερευνητές εκχυλίζουν την χλωροφύλλη από τα φυτά για να μελετήσουν την ανταπόκρισή της σε διαφορετικά μήκη κύματος του
φωτός, πιστεύοντας ότι αυτή η αντίδραση θα είναι ταυτόσημο με την φωτοσυνθετική αντίδραση των φυτών.
Ωστόσο, είναι τώρα γνωστό ότι και άλλες ενώσεις (carotenoids, phycobilins) είναι υπεύθυνα για την φωτοσύνθεση.
Η καμπύλη απόκρισης των φυτών ως εκ τούτου είναι μια σύνθετη άθροιση πολλών χρωστικών και διαφέρει ελαφρώς για διαφορετικά φυτά.
Γενικά χρησιμοποιείται ένας μέσος όρος που αντιπροσωπεύει τα περισσότερα φυτά, αν και μεμονωμένα φυτά μπορεί να διαφέρουν το πολύ
κατά 25% από αυτή την καμπύλη.
Ενώ οι λαμπτήρες HPS και οι λαμπτήρες πυρακτώσεως έχουν σταθερή την φασματική τους απόδοση,
οι λαμπτήρες αλογόνων μετάλλων είναι διαθέσιμοι σε ένα ευρύ φάσμα θερμοκρασιών, χρωμάτων και φασματικών εξόδων.
Έχοντας κατά νου αυτό κάθε παραγωγός μπορεί να επιλέξει την λάμπα που παρέχει την καλύτερη φασματική απόδοση για τις συγκεκριμένες ανάγκες του.
Εκτός από την φωτοσύνθεση η οποία δημιουργεί την ανάπτυξη, αρκετές άλλες δράσεις των φυτών όπως: βλάστηση, ανθοφορία, ενεργοποιούνται από την παρουσία ή την απουσία φωτός.
Οι λειτουργίες αυτές, σε γενικές γραμμές κατατάσσονται ως φωτομορφογένεση και δεν εξαρτώνται τόσο πολύ από την ένταση, αλλά από την παρουσία ορισμένων τύπων φωτός.
Η φωτομορφογένεση ελέγχεται από υποδοχείς, που είναι γνωστοί ως phytochrome, cryptochrome κ.α. και οι διάφορες λειτουργίες των φυτών ενεργοποιούνται σε απόκριση με infra red, blue ή UV φως.



Περίληψη
Τα φυτά βλέπουν το φως με διαφορετικό τρόπο από ότι οι άνθρωποι.
Ως αποτέλεσμα τα Lumens, Lux ή τα Foot-candles δεν θα πρέπει να χρησιμοποιούνται για την μέτρηση φωτός που αφορά την ανάπτυξη των φυτών,
δεδομένου ότι είναι μέτρα που αφορούν την ανθρώπινη ορατότητα.
Πιο σωστά μέτρα για τα φυτά είναι τα: PAR Watt, PPF PAR και YPF PAR αν και καθένα από μόνο του δεν λέει όλη την αλήθεια.
Εκτός από την ποσότητα του φωτός, είναι σημαντική και η ποιότητα, δεδομένου ότι τα φυτά χρησιμοποιούν την ενέργεια σε διάφορα μέρη του φάσματος στις κρίσιμες διαδικασίες.


Πηγή : https://www.hortisculture.com/blog/29/3 ... watts.html

Πολύ ωραίο άρθρο Τάκη. Είμαι πολύ χαρούμενος που σιγά σιγά καταλαβαίνουμε ποσό ευεργετική είναι όλη η γκάμα φωτός κ όχι μόνο το warm white, cool white και red. Επίσης είναι σαφές μέσα από το κείμενο ότι βοηθάει στη φωτοσύνθεση η uv ακτινοβολία (400-425nm). Τελευταίες έρευνες λένε από τα 350nm. Προσοχή όμως αν χρησιμοποιούμε 350-395nm λάμπες ποτέ δεν τις κοιτάμε με γυμνό μάτι.

μπραβο Τακη πανέμορφο άρθρο για την φωτοσυνθετικοτητα των φυτών!

Μπράβο ΜαστροΤακη μας σε ευχαριστούμε για αυτό το άρθρο!!!!

Πανεμορφο και αυτο το άρθρο! Συγχαρητήρια Τάκη!

Μπράβο Τάκη

Να προσθέσω οτι ο ντόρος που γίνεται για τα ειδικά φωτιστικά για μεγάλωμα φυτών, ανάπτυξη άλγης σε refugium, ανάπτυξη κοραλιών, το οποίο έχει ως αποτέλεσμα και "ειδικές" τιμές, είναι η μείωση του κόστους κατανάλωσης κυρίως μαζί με το ποιοτικότερο φάσμα...
Πολλοί λένε οτι με απλά φθηνά led γενικού φάσματος 5000-6000Κ μεγαλώνουν μια χαρά φυτά στα ενυδρεία τους και δεν χρειάζονται ειδικές λαμπες, ή αναπτύσσουν μια χαρά κοράλια...
Και έχουν δίκιο... Μην ξεχνάμε οτι φυτά κοράλια κλπ που έχουμε στα ενυδρεία μας φωτίζονται από το φως του ήλιου και όχι από κάποια άλλη ειδική πηγή φωτός...
Το θέμα είναι τι θέλουμε?? Led των 100w που εκπέμπουν σε όλο το φάσμα και καλύπτουν μια χαρά τις περιοχές του φάσματος που χρειάζονται τα παραπάνω, ή Led των 20w τα οποία εκπέμπουν ας πουμε, υπερβολικά, το ίδιο, μόνο στις περιοχές του φάσματος που χρησιμοποιουν τα φυτά, γλιτώνοντας πολύ μεγάλο ποσοστό ενέργειας??
Γιατί π.χ. σε ένα reef ενυδρείο να χησιμοποιήσουμε led πλήρους φάσματος και όχι led που εκπέμπουν σχεδόν αποκλειστικά στο μπλε κομμάτι, γλιτώνοντας την ενέργεια που θα καταναλώναμε για την εκπομπή σε όλο το υπόλοιπο "άχρηστο" φάσμα?
Βέβαια υπάρχει και το αισθητικό κομμάτι, μπορει για τα φυτά το ιδανικό φως να ειναι το κόκκινο, αλλά δεν πιστεύω κανεις να ήθελε να βλέπει το ενυδρείο του κόκκινο, το ίδιο και στα reef ενυδρεία, πολλοί είναι αυτοί που δεν τους αρέσει το τόσο μπλε φως που έχουν αρκετά...
Μιλάω φυσικά υπερβολικά καθώς στην φύση δεν υπάρχουν απόλυτα νούμερα και περιοχές...
Αν κάνω κάπου λάθος διορθώστε με...

Ποιο είναι το ιδανικό φάσμα για σένα να μεγαλώνεις φυτα ή κοράλλια;

pagokoftis έγραψε: ↑

Κυρ 22 Μαρ 2020, 09:46

Το θέμα είναι τι θέλουμε?? Led των 100w που εκπέμπουν σε όλο το φάσμα και καλύπτουν μια χαρά τις περιοχές του φάσματος που χρειάζονται τα παραπάνω, ή Led των 20w τα οποία εκπέμπουν ας πουμε, υπερβολικά, το ίδιο, μόνο στις περιοχές του φάσματος που χρησιμοποιουν τα φυτά, γλιτώνοντας πολύ μεγάλο ποσοστό ενέργειας??

Τα watt δεν έχουν καμία σχέση με το φάσμα του φωτός κ μην ξεχνάμε ότι το ηλιακό φως απαρτίζεται από πλήρους φάσματος κ δεν ακτινοβολεί σε μεμονωμένη κλίμακα πχ 660nm.
Όπως τα φυτα κ τα κοράλλια χρειάζονται όλο το ηλιακό φως για να αναπτυχθούν πάνω στη γη έτσι κ ο άνθρωπος χρειάζεται όλο το φάσμα φωτός.

Μερικές ακόμα λεπτομέρειες για το φως

Το φως είναι ηλεκτρομαγνητικό κύμα , είναι μια μορφή ενέργειας και ταξιδεύει στο κενό με ταχύτητα 299.792.458 m/s (μέτρα το δευτερόλεπτο) ,
δηλαδή κατά προσέγγιση 300.000 χιλιόμετρα το δευτερόλεπτο ή σε επιστημονική μορφή 3·108m/s.
Η ταχύτητα αυτή διαφέρει ανάλογα με το στοιχείο ή το υλικό μέσα στο οποίο κινείται.
Τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα είναι συγχρονισμένα ταλαντούμενα ηλεκτρικά και μαγνητικά πεδία τα οποία ταλαντώνονται σε κάθετα επίπεδα μεταξύ τους και κάθετα προς την διεύθυνση διάδοσης.
Το σύμπαν είναι διάχυτο από ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία.
Το φως που εκπέμπεται από τα άστρα είναι μέρος του συνολικού φάσματος της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας που συναντάται στο σύμπαν.
Η ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία ανάλογα με την συχνότητα των κυμάτων της και αντίστοιχα την ενέργεια που μεταφέρει χωρίζεται σε περιοχές. Αυτές είναι τα ραδιοκύματα, τα μικροκύματα, οι υπέρυθρες ακτίνες, το ορατό φως, οι υπεριώδεις ακτίνες, οι ακτίνες Χ και οι ακτίνες γάμμα.
Όλες αυτές οι παραπάνω μορφές ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας κινούνται (ταξιδεύουν) με την ταχύτητα φωτός και μπορούν ακόμη να διαπεράσουν και ορισμένα υλικά.
Το ορατό φως αποτελεί ένα μέρος και μάλιστα μικρό του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος.
Αυτό που διαφοροποιείται στα διάφορα ηλεκτρομαγνητικά κύματα, και τα χαρακτηρίζει, είναι το μήκος τους,
δηλαδή η απόσταση που υπάρχει από την κορυφή του ενός κύματος μέχρι την κορυφή του επόμενου.


Το μήκος κύματος μετριέται σε νανόμετρα (nanometer) και είναι ίσο με ένα δισεκατομμυριοστό του μέτρου.
το μήκος κύματος είναι αντιστρόφως ανάλογο με τη συχνότητα,
έτσι το μικρότερο μήκος έχει το κύμα τόσο υψηλότερη είναι η συχνότητα του , δηλαδή πάλλεται πιο γρήγορα,
και όσο μεγαλύτερο είναι το μήκος κύματος τόσο χαμηλότερη είναι η συχνότητα, πάλλεται πιο αργά.
Αυτό συμβαίνει γιατί όλα τα κύματα ταξιδεύουν στο κενό με την ίδια ταχύτητα.
Από τη ταχύτητα της ταλάντωσης εξαρτάται και η ενέργεια που μεταφέρεται σε ένα ηλεκτρομαγνητικό κύμα
και ταυτόχρονα αυξάνεται η διεισδυτικότητα το κύματος.
Έτσι όσο πιο μικρό κύματος έχουμε , τόσο μεγαλύτερη ταχύτητα ταλάντωσης , συχνότητα δηλαδή ,
έχουμε και πιο μεγάλη ενέργεια και τόσο πιο μεγάλη διαπερατότητα.
Το ορατό φάσμα βρίσκεται μεταξύ των 400 nm που είναι το μπλε και 700 nm που είναι το κόκκινο.
Από αυτό καταλαβαίνουμε γιατι το μπλε είναι πιο διαπερατό από το κόκκινο και για αυτό φτάνει σε μεγαλύτερα βάθη στο νερό.
Η σειρά των χρωματικών αποχρώσεων επιγραμματικά είναι
Μπλε
Κυανό
Πράσινο
Κίτρινο
Πορτοκαλί
Κόκκινο
και ανάμεσά τους υπάρχουν οι αποχρώσεις αυτών των χρωμάτων.
Το ανθρώπινο μάτι μπορεί να διακρίνει πάνω από 1000 αποχρώσεις







Όταν το φως πέφτει πάνω σε μια επιφάνεια κάποιο μέρος του αντανακλάται και κάποιο απορροφάται.
Η αντανάκλαση είναι αυτό που βλέπουμε και εξαρτάται από της ιδιότητες της επιφάνειας που προσπίπτει.
πχ μία μαύρη επιφάνεια μπορεί να απορροφήσει το 98% του φωτός που δέχεται
ενώ μία λευκή επιφάνεια απορροφά το 10% και αντανακλά το 90%.
Επίσης το φως που απορροφάται μετατρέπεται σε θερμότητα.
Η κατεύθυνση της αντανάκλασης του φωτός εξαρτάται από την υφή της επιφάνειας
πχ μία λεία επιφάνεια αντανακλά προς μία κατεύθυνση (καθρέπτης) ενω μια ανώμαλη επιφάνεια προς πολλές κατευθύνσεις .


Η ταχύτητα του φωτός μειώνεται όταν διαπερνά ένα διαφανές υλικό (στερεό, υγρό ή αέριο).
Επίσης όταν διέρχεται μέσα από ένα διαφανές υλικό αλλάζει κατεύθυνση , δηλαδή διαθλάται.
Ο βαθμός διάθλασης εξαρτάται από την πυκνότητα του υλικού, καθώς και το μήκος κύματος που εκπέμπει η φωτεινή πηγή.
Μία φωτεινή ακτίνα δεν διαθλάται καθόλου όταν η γωνία πρόσπτωσης είναι ίση με 90 μοίρες.





Θερμοκρασία φωτός και Kelvin

Klevin είναι η κλίμακα που μετράμε τη "θερμοκρασία" του φωτός, και με αυτή τη κλίμακα μετράμε την "απόχρωση" που έχει το φως.
Γιατί το λέμε όμως "θερμοκρασία".
Ονομάστηκε έτσι από το φως που βγάζει μια θερμαινόμενη σιδερένια ράβδος
όπως μια σιδερένια ράβδος ή το νήμα βολφραμίου σε έναν λαμπτήρα πυρακτώσεως
ή αλλιώς «μαύρο» θερμαντικό σώμα (black-body radiator)
όσο αυξάνεται η θερμοκρασία της σιδερένιας ράβδου ή του νήματος βολφραμίου σε έναν λαμπτήρα πυρακτώσεως αλλάζει και η απόχρωση.
Έτσι αν θερμάνουμε ένα κομμάτι σίδερο στην αρχή γίνεται κόκκινο
και όσο αυξάνεται η θερμοκρασία η απόχρωση μεταβάλλεται σε πορτοκαλί , κίτρινο, λευκό μέχρι που γίνεται μπλε.


Για να καθορίσουμε το χρώμα του φωτός μίας φωτεινής πηγής, χρησιμοποιούμε τις μονάδες θερμοκρασίας Kelvin.
Η κλίμακα του Kelvin δεν έχει αρνητικές τιμές ξεκινάει από το απόλυτο μηδέν που ισούνται με -273 βαθμούς Kελσίου.
Έτσι για το το κόκκινο που εκπέμπει ένα πυρακτωμένο σίδερο στους 1000 βαθμούς Κελσίου που ισούνται με 1273 βαθμούς Kelvin ,
έχει θερμοκρασία χρώματος 1273 Kelvin.
Στους 5.550 έχουμε το λευκό φως και όσο αυξάνεται η θερμοκρασία αυξάνεται και η ενέργεια του φωτός και αρχίζει να κυριαρχεί η μπλε απόχρωση.
Επομένως στις χαμηλές θερμοκρασίες υπερτερεί το κόκκινο ενώ στις υψηλές το μπλε.

Και έτσι έχουμε αυτή τη διαβάθμιση


με αυτό το οπτικό αποτέλεσμα



Οι λαμπτήρες πυρακτώσεως και λαμπτήρες αλογόνου που βρίσκονται στο φάσμα των 3.000K, και το άμεσο ηλιακό φως μετριέται σε 4.800K.
Η εμφάνιση της ημέρας μετριέται σε 5.600K.
Οποιαδήποτε θερμοκρασία υψηλότερη από 5.600K αρχίζει να εμφανίζεται περισσότερο μπλε.
Ένας συννεφιασμένος ουρανός μετριέται σε 7.000K, ενώ ο καταγάλανος ουρανός στα 10.000K.



Η φλόγα ενός κεριού ισοδυναμεί με 1.000 Kelvin

golf έγραψε: ↑

Κυρ 22 Μαρ 2020, 10:20

Ποιο είναι το ιδανικό φάσμα για σένα να μεγαλώνεις φυτα ή κοράλλια;

pagokoftis έγραψε: ↑

Κυρ 22 Μαρ 2020, 09:46

Το θέμα είναι τι θέλουμε?? Led των 100w που εκπέμπουν σε όλο το φάσμα και καλύπτουν μια χαρά τις περιοχές του φάσματος που χρειάζονται τα παραπάνω, ή Led των 20w τα οποία εκπέμπουν ας πουμε, υπερβολικά, το ίδιο, μόνο στις περιοχές του φάσματος που χρησιμοποιουν τα φυτά, γλιτώνοντας πολύ μεγάλο ποσοστό ενέργειας??

Τα watt δεν έχουν καμία σχέση με το φάσμα του φωτός κ μην ξεχνάμε ότι το ηλιακό φως απαρτίζεται από πλήρους φάσματος κ δεν ακτινοβολεί σε μεμονωμένη κλίμακα πχ 660nm.
Όπως τα φυτα κ τα κοράλλια χρειάζονται όλο το ηλιακό φως για να αναπτυχθούν πάνω στη γη έτσι κ ο άνθρωπος χρειάζεται όλο το φάσμα φωτός.

Δεν είπα κάτι τέτοιο... Επίσης τα φυτά και τα κοράλια δεν χρειάζονται όλο το φάσμα του ηλιακού φωτός για να αναπτυχθούν.. Πάλι σε υπερβολή, το τονίζω, το πράσινο κομμάτι του φάσματος είναι άχρηστο!! Οπότε γιατί να καταναλώνουμε ενέργεια για την εκπομπή του, αν μπορούμε να το παραλείψουμε...
Αυτό που εννοούσα π.χ. είναι οτι αν θέλουμε να αγοράσουμε κόκκινες και μπλε μπάλες, είναι ασύμφορο να αγοράσουμε ένα πακέτο με δέκα μπάλες διαφόρων χρωμάτων, το οποίο περιέχει μία κόκκινη και μια μπλε... Απλά αγοράζουμε μια μπλε και μία κόκκινη...
Ή με τα ίδια χρήματα που θα δίναμε για να αγοράσουμε το πακέτο, από το οποίο θα χρησιμοποιούσαμε μόνο 2 από τις 10 μπάλες, μπορούμε να αγοράσουμε 5 κόκκινες και 5 μπλε μπάλες...
Ελπίζω να γίνομαι κατανοητός..
Χωριζω τμήματα του φάσματος και τους αντιστοιχίζω ένα ποσό ένέργειας (w) για την εκπομπή του κάθε τμήματος...
Αν ένα λεντ πλήρους φάσματος καταναλώνει 100w, τότε αν μπορούμε να φτιάξουμε ή αν συνθέσουμε ένα led το οποιο εκπέμπει μόνο στο κόκκινο και το μπλε π.χ. κομμάτι του παραπάνω φάσματος, θα καταναλώνει ας πουμε 20-30w καθώς τα υπόλοιπα τμήματα δεν τα εκπέμπει!!
Στο μάτι μας δεν θα βλέπουμε ένα λευκο φως, αλλά τα φυτά μας θα είναι το ίδιο ευχαριστημένα...

pagokoftis έγραψε: ↑

Δευ 23 Μαρ 2020, 03:25

golf έγραψε: ↑

Κυρ 22 Μαρ 2020, 10:20

Ποιο είναι το ιδανικό φάσμα για σένα να μεγαλώνεις φυτα ή κοράλλια;



Τα watt δεν έχουν καμία σχέση με το φάσμα του φωτός κ μην ξεχνάμε ότι το ηλιακό φως απαρτίζεται από πλήρους φάσματος κ δεν ακτινοβολεί σε μεμονωμένη κλίμακα πχ 660nm.
Όπως τα φυτα κ τα κοράλλια χρειάζονται όλο το ηλιακό φως για να αναπτυχθούν πάνω στη γη έτσι κ ο άνθρωπος χρειάζεται όλο το φάσμα φωτός.

Δεν είπα κάτι τέτοιο... Επίσης τα φυτά και τα κοράλια δεν χρειάζονται όλο το φάσμα του ηλιακού φωτός για να αναπτυχθούν.. Πάλι σε υπερβολή, το τονίζω, το πράσινο κομμάτι του φάσματος είναι άχρηστο!! Οπότε γιατί να καταναλώνουμε ενέργεια για την εκπομπή του, αν μπορούμε να το παραλείψουμε...
Αυτό που εννοούσα π.χ. είναι οτι αν θέλουμε να αγοράσουμε κόκκινες και μπλε μπάλες, είναι ασύμφορο να αγοράσουμε ένα πακέτο με δέκα μπάλες διαφόρων χρωμάτων, το οποίο περιέχει μία κόκκινη και μια μπλε... Απλά αγοράζουμε μια μπλε και μία κόκκινη...
Ή με τα ίδια χρήματα που θα δίναμε για να αγοράσουμε το πακέτο, από το οποίο θα χρησιμοποιούσαμε μόνο 2 από τις 10 μπάλες, μπορούμε να αγοράσουμε 5 κόκκινες και 5 μπλε μπάλες...
Ελπίζω να γίνομαι κατανοητός..
Χωριζω τμήματα του φάσματος και τους αντιστοιχίζω ένα ποσό ένέργειας (w) για την εκπομπή του κάθε τμήματος...
Αν ένα λεντ πλήρους φάσματος καταναλώνει 100w, τότε αν μπορούμε να φτιάξουμε ή αν συνθέσουμε ένα led το οποιο εκπέμπει μόνο στο κόκκινο και το μπλε π.χ. κομμάτι του παραπάνω φάσματος, θα καταναλώνει ας πουμε 20-30w καθώς τα υπόλοιπα τμήματα δεν τα εκπέμπει!!
Στο μάτι μας δεν θα βλέπουμε ένα λευκο φως, αλλά τα φυτά μας θα είναι το ίδιο ευχαριστημένα...

Ίσως μιλάμε για διαφορετικά πράγματα. Εσυ μιλάς για μπάρες λεντ ενώ εγώ μιλάω για μεμονωμένα λεντ τα οποία ‘παντρευεις ‘ κ συνθέτεις ώστε να φτιάξεις το σωστό- ιδανικό φάσμα. Οπωσδηποτε δεν είπα να πάρει κάποιος πχ μια μπάρα cool white , μια μπάρα κόκκινη κ 2 μπλε.
Θα συμφωνήσω μαζί σου ότι η πράσινη ακτινοβολία δεν είναι τόσο χρήσιμη με τα ως τώρα δεδομένα. Παρόλα αυτά η ηλιακή ακτινοβολία έχει το πράσινο στο φάσμα της.

golf έγραψε: ↑

Δευ 23 Μαρ 2020, 10:15

Ίσως μιλάμε για διαφορετικά πράγματα. Εσυ μιλάς για μπάρες λεντ ενώ εγώ μιλάω για μεμονωμένα λεντ τα οποία ‘παντρευεις ‘ κ συνθέτεις ώστε να φτιάξεις το σωστό- ιδανικό φάσμα. Οπωσδηποτε δεν είπα να πάρει κάποιος πχ μια μπάρα cool white , μια μπάρα κόκκινη κ 2 μπλε.
Θα συμφωνήσω μαζί σου ότι η πράσινη ακτινοβολία δεν είναι τόσο χρήσιμη με τα ως τώρα δεδομένα. Παρόλα αυτά η ηλιακή ακτινοβολία έχει το πράσινο στο φάσμα της.

Το ίδιο ακριβώς λέμε... Απλά όπως το εξήγησα ίσως σε μπέρδεψα...
Αυτό το παντρεμα που λες, αυτό ακριβώς λέω κι εγώ... Κρατάμε τα μέρη του φάσματος που μας ενδιαφέρουν και δεν ασχολούμαστε με τα υπόλοιπα, καθώς αν τα χρησιμοποιούσαμε, απλά θα καταναλώναμε επιπλέον ενέργεια (w) για την εκπομπή τους, χωρίς να ωφελούν κάπου...