Kierunek: Elektrotechnika wersja z dn Promieniowanie optyczne Laboratorium

Podobne dokumenty
Kierunek: Elektrotechnika wersja z dn Promieniowanie optyczne Laboratorium

PAR. S' ef ( ) fotosynte zowa fotonowa. bilirubina. V(l) [nm] Grupa: Elektrotechnika, semestr 3 Zastosowanie promieniowania optycznego Laboratorium

Widmo promieniowania

Stałe : h=6, Js h= 4, eVs 1eV= J nie zależy

Kwantowe własności promieniowania, ciało doskonale czarne, zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne.

WYZNACZANIE STAŁEJ PLANCKA Z POMIARU CHARAKTERYSTYK PRĄDOWO-NAPIĘCIOWYCH DIOD ELEKTROLUMINESCENCYJNYCH. Irena Jankowska-Sumara, Magdalena Krupska

Jan Drzymała ANALIZA INSTRUMENTALNA SPEKTROSKOPIA W ŚWIETLE WIDZIALNYM I PODCZERWONYM

Właściwości optyczne. Oddziaływanie światła z materiałem. Widmo światła widzialnego MATERIAŁ

Dzień dobry. Miejsce: IFE - Centrum Kształcenia Międzynarodowego PŁ, ul. Żwirki 36, sala nr 7

Własności optyczne materii. Jak zachowuje się światło w zetknięciu z materią?

Efekt cieplarniany i warstwa ozonowa

JAK ZMIERZYĆ ILOŚĆ KWASÓW NUKLEINOWYCH PO IZOLACJI? JAK ZMIERZYĆ ILOŚĆ KWASÓW NUKLEINOWYCH PO IZOLACJI?

Lekcja 81. Temat: Widma fal.

L E D light emitting diode

Wykład XIV: Właściwości optyczne. JERZY LIS Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki Katedra Technologii Ceramiki i Materiałów Ogniotrwałych

ĆWICZENIE Nr 4 LABORATORIUM FIZYKI KRYSZTAŁÓW STAŁYCH. Badanie krawędzi absorpcji podstawowej w kryształach półprzewodników POLITECHNIKA ŁÓDZKA

Temat: Promieniowanie atomu wodoru (teoria)

OZNACZANIE ŻELAZA METODĄ SPEKTROFOTOMETRII UV/VIS

Techniki analityczne. Podział technik analitycznych. Metody spektroskopowe. Spektroskopia elektronowa

Spektroskopia molekularna. Ćwiczenie nr 1. Widma absorpcyjne błękitu tymolowego

PDF stworzony przez wersję demonstracyjną pdffactory

w13 54 Źródła światła Żarówka Żarówka halogenowa Świetlówka Lampa rtęciowa wysokoprężna Lampa sodowa wysokoprężna Lampa sodowa niskoprężna LED

SPRAWDZIAN NR 1. wodoru. Strzałki przedstawiają przejścia pomiędzy poziomami. Każde z tych przejść powoduje emisję fotonu.

Pomiar energii wiązania deuteronu. Celem ćwiczenia jest wyznaczenie energii wiązania deuteronu

I. PROMIENIOWANIE CIEPLNE

PODSTAWY BARWY, PIGMENTY CERAMICZNE

OP6 WIDZENIE BARWNE I FIZYCZNE POCHODZENIE BARW W PRZYRODZIE

Ćwiczenie 12 (44) Wyznaczanie długości fali świetlnej przy pomocy siatki dyfrakcyjnej

EKSTRAHOWANIE KWASÓW NUKLEINOWYCH JAK ZMIERZYĆ ILOŚĆ KWASÓW NUKLEINOWYCH PO IZOLACJI? JAK ZMIERZYĆ ILOŚĆ KWASÓW NUKLEINOWYCH PO IZOLACJI?

ZJAWISKA KWANTOWO-OPTYCZNE

7. Wyznaczanie poziomu ekspozycji

W polskim prawodawstwie i obowiązujących normach nie istnieją jasno sprecyzowane wymagania dotyczące pomiarów źródeł oświetlenia typu LED.

OŚWIETLENIE LED DO OGRODNICTWA. Neonica Growy LED strona 1

Pracownia fizyczna dla szkół

EFEKT FOTOELEKTRYCZNY ZEWNĘTRZNY

Światłolecznictwo. Światłolecznictwo

Początek XX wieku. Dualizm korpuskularno - falowy

Copyrights LCE LOGOS Centrum Edukacyjne Fotosynteza

Na początek przyjrzymy się więc, jak komórka rośliny produkuje ATP, korzystając z energii światła w fazie jasnej fotosyntezy.

Ćwiczenie nr 34. Badanie elementów optoelektronicznych

Analiza spektralna widma gwiezdnego

Badanie schematu rozpadu jodu 128 J

Wstęp do astrofizyki I

POLICJA KUJAWSKO-POMORSKA WYBRANE ZJAWISKA OPTYKI W BADANIACH KRYMINALISTYCZNYCH

Badanie schematu rozpadu jodu 128 I

PRACOWNIA CHEMII. Reakcje fotochemiczne (Fiz3)

Stanowisko do badania zjawiska tłumienia światła w ośrodkach materialnych

Niezwykłe światło. ultrakrótkie impulsy laserowe. Piotr Fita

Kolorymetryczne oznaczanie stężenia Fe 3+ metodą rodankową

LABORATORIUM OPTYKA GEOMETRYCZNA I FALOWA

UNIWERSYTET SZCZECIŃSKI INSTYTUT FIZYKI ZAKŁAD FIZYKI CIAŁA STAŁEGO. Ćwiczenie laboratoryjne Nr.2. Elektroluminescencja

Dlaczego niebo jest niebieskie?

Białe jest piękne. Światło białe wytwarzane przez same diody LED.

ANALIZA PARAMETRÓW MIESZANINY ŚWIATŁA DIOD ELEKTROLUMINESCENCYJNYCH O BARWIE BIAŁEJ Z DIODĄ O BARWIE CZERWONEJ LUB CZERWONO-POMARAŃCZOWEJ

WFiIS. Wstęp teoretyczny:

Mirosław Darecki. Instytut Oceanologii Polskiej Akademii Nauk

Ćwiczenie 1. Parametry statyczne diod LED

!!!DEL są źródłami światła niespójnego.

OCENA PRZYDATNOŚCI FARBY PRZEWIDZIANEJ DO POMALOWANIA WNĘTRZA KULI ULBRICHTA

1 Źródła i detektory. I. Badanie charakterystyki spektralnej nietermicznych źródeł promieniowania elektromagnetycznego

autor: Włodzimierz Wolczyński rozwiązywał (a)... ARKUSIK 39 ATOM WODORU. PROMIENIOWANIE. WIDMA TEST JEDNOKROTNEGO WYBORU

Fale elektromagnetyczne to zaburzenia pola elektrycznego i magnetycznego.

Spektroskopia molekularna. Spektroskopia w podczerwieni

Spektroskopowe metody identyfikacji związków organicznych

BADANIE PROMIENIOWANIA CIAŁA DOSKONALE CZARNEGO

Oddziaływanie cząstek z materią

Spis treści. Rozdział III Drgania mechaniczne i wstrząsy 1. Charakterystyka fizyczna i podstawowe pojęcia Źródła drgań...

Metody analizy pierwiastków z zastosowaniem wtórnego promieniowania rentgenowskiego. XRF, SRIXE, PIXE, SEM (EPMA)

Załącznik nr 1. Wytyczne do konstrukcji fotochromowych dozymetrów promieniowania nadfioletowego

Trzy rodzaje przejść elektronowych między poziomami energetycznymi

Promieniowanie cieplne ciał.

Światło fala, czy strumień cząstek?

PRODUKTY CHEMICZNE Ćwiczenie nr 3 Oznaczanie zawartości oksygenatów w paliwach metodą FTIR

Efekt fotoelektryczny

ZASTOSOWANIE PÓŁPRZEWODNIKOWYCH ŹRÓDEŁ ŚWIATŁA DO WSPOMAGANIA WZROSTU ROŚLIN

WOJEWÓDZKA KOMISJA KONKURSU PRZYRODNICZEGO

WYZNACZENIE STAŁEJ STEFANA - BOLTZMANNA

Podstawy fizyki kwantowej

Rozmycie pasma spektralnego

Wzbudzony stan energetyczny atomu

WYZNACZENIE STAŁEJ PLANCKA NA PODSTAWIE CHARAKTERYSTYKI DIODY ELEKTROLUMINESCENCYJNEJ

Wyznaczanie zależności współczynnika załamania światła od długości fali światła

Fotoelementy. Symbole graficzne półprzewodnikowych elementów optoelektronicznych: a) fotoogniwo b) fotorezystor

Lasery. Własności światła laserowego Zasada działania Rodzaje laserów

Promieniowanie X. Jak powstaje promieniowanie rentgenowskie Budowa lampy rentgenowskiej Widmo ciągłe i charakterystyczne promieniowania X

ANALIZA SPEKTRALNA I POMIARY SPEKTROFOTOMETRYCZNE. Instrukcja wykonawcza

Laser pikselowy i frakselowy różnice i zastosowanie w kosmetologii. Barbara Kierlik Gr. 39Z

1.3. Poziom ekspozycji na promieniowanie nielaserowe wyznacza się zgodnie z wzorami przedstawionymi w tabeli 1, przy uwzględnieniu:

Pod wpływem enzymów forma trans- retinalu powraca do formy cis- i powoli, w ciemności, przez łączenie się z opsyną, następuje resynteza rodopsyny.

Wprowadzenie do technologii HDR

17. Który z rysunków błędnie przedstawia bieg jednobarwnego promienia światła przez pryzmat? A. rysunek A, B. rysunek B, C. rysunek C, D. rysunek D.

gamma - Pochłanianie promieniowania γ przez materiały

IM-8 Zaawansowane materiały i nanotechnologia - Pracownia Badań Materiałów I 1. Badanie absorpcji promieniowania gamma w materiałach

Jaki kolor ma chlorofil?

IR II. 12. Oznaczanie chloroformu w tetrachloroetylenie metodą spektrofotometrii w podczerwieni

LABORATORIUM OPTOELEKTRONIKI

Woda. Najpospolitsza czy najbardziej niezwykła substancja Świata?

OPTYKA. Leszek Błaszkieiwcz

ĆWICZENIE 44 BADANIE DYSPERSJI. I. Wprowadzenie teoretyczne.

Transkrypt:

Kierunek: Elektrotechnika wersja z dn. 04.05.2018 Promieniowanie optyczne Laboratorium Temat: OCENA WPŁYWU LAMP ELEKTRYCZNYCH NA SKUTECZNOŚĆ PROCESU FOTOSYNTEZY Opracowanie wykonano na podstawie: [1] DIN 5031-10. Optical radiation physics and illuminating engineering - Part 10: Photobiologically effective radiation, quantities, symbols and action spectra. [2] S. Dutta Gupta: Light Emitting Diodes for Agriculture. Springer Nature Singapore Pte Ltd. 2017. [3] Ashdown I.: Photometry and Photosynthesis From Illuminance to PPFD. Chief Scientist, Lighting Analysts, Inc. https://www.researchgate.net/, listopad 2015. 1. PODSTAWOWE WIADOMOŚCI 1.1. Skutki promieniowanie optycznego Skutek promieniowania optycznego jest to fizyczna, chemiczna lub biologiczna przemiana wywołana oddziaływaniem promieniowania optycznego na materię (do takich przemian zalicza się zjawiska fotoelektryczne, fotooptyczne, fotochemiczne i fotobiologiczne). Aktyniczność właściwość promieniowania optycznego umożliwiająca wywoływanie przemian chemicznych w pewnych rodzajach materii żywej lub nieożywionej (np. fotosyntezę, fotoutlenianie, fotodysocjację, redukcję sieciowanie polimerów, denaturację białek i inne). PAR - Promieniowanie fotosyntetycznie czynne - promieniowanie słoneczne, które może być zabsorbowane przez barwniki fotosyntetyczne na potrzeby fotosyntezy. 1.2. Fotosynteza Fotosynteza biochemiczny proces wytwarzania związków organicznych z materii nieorganicznej, zachodzący w komórkach zawierających chlorofil przy udziale światła. Jest to jedna z najważniejszych przemian biochemicznych na Ziemi. Proces ten utrzymuje wysoki poziom tlenu w atmosferze oraz przyczynia się do wzrostu ilości węgla organicznego w puli węgla, zwiększając masę materii organicznej kosztem materii nieorganicznej. Fotosynteza zachodzi w dwóch etapach faza jasna (określana jako faza przemiany energii), w której światło jest absorbowane, a jego energia jest zamieniana na energię wiązań chemicznych, a jako produkt uboczny wydzielany jest tlen, oraz faza ciemna (określana jako faza przemiany substancji), w której energia wiązań chemicznych, związków powstałych w fazie świetlnej, jest wykorzystywana do syntezy związków organicznych. Obie fazy zachodzą jednocześnie. Chlorofile grupa organicznych związków chemicznych obecnych między innymi w roślinach, algach i bakteriach fotosyntetyzujących. Nadaje częściom roślin (głównie liściom) charakterystyczny zielony kolor. Funkcją chlorofili w organizmach przeprowadzających fotosyntezę jest wychwytywanie kwantów promieniowania i przekazywanie energii wzbudzenia do centrum reakcji fotoukładu, skąd wybijane są elektrony, spożytkowane następnie w dalszych etapach fotosyntezy. Znaczna zawartość chlorofili w organizmach fotosyntetyzujących jest odpowiedzialna za ich zieloną barwę. Zielony kolor chlorofilu spowodowany jest wysoką absorpcją w czerwonej i niebieskiej części spektrum światła, a niską absorpcją w zielonej części widma. Wyróżnia się wiele rodzajów chlorofili. Najbardziej rozpowszechnione w przyrodzie to chlorofil a i chlorofil b występujące u wszystkich roślin przeprowadzających fotosyntezę. Chlorofile c i d występują jedynie u części glonów. 1

Absorpcja (%) Długość fali Rys. 1. Widma absorpcyjne barwników fotosyntetycznych Maksimum absorpcji dwóch najczęściej występujących chlorofili u roślin lądowych: 430 nm i 662 nm dla chlorofilu a, 453 nm i 642 nm dla chlorofilu b. Cząsteczka chlorofilu po zaabsorbowaniu kwantu światła (fotonu) ulega wzbudzeniu do wyższego poziomu energetycznego. Pochłoniecie kwantu światła czerwonego wiąże się z przejściem do pierwszego stanu wzbudzonego (1,8 ev), pochłoniecie kwantu światła niebieskiego skutkuje przejściem do drugiego stanu wzbudzonego (2,5 ev). Wzbudzona cząstka nie jest stabilna i elektrony gwałtownie powracają do swoich stanów podstawowych. Część energii wzbudzenia może być uwolniona jako ciepło (rozproszenie termiczne). Pozostała część energii może być wyemitowana jako foton o większej długości fali (zjawisko fluorescencji). Rys. 2. Wzbudzenie chlorofilu a pod wpływem fotonów promieniowania widzialnego Kwanty światła niebieskiego posiadają wyższą energię niż kwanty światła czerwonego. Mimo to efektywność światła niebieskiego nie jest wyższa niż światła czerwonego. Choć światło niebieskie powoduje w chlorofilu przejście elektronu na wyższy poziom energetyczny, niż w przypadku światła czerwonego, jednak ta dodatkowa energia zostaje utracona w postaci ciepła, a elektron powraca do poziomu odpowiadającemu pierwszemu stanowi wzbudzenia. Światło czerwone (lub jego zawartość w świetle białym) ma podstawowe znaczenie dla procesu fotosyntezy. 2

1.3. Widmo czynnościowe fotosyntezy Widmo czynnościowe fotosyntezy określa skuteczność promieniowania elektromagnetycznego w wywoływaniu fotoreakcji. 1.0 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 P(l) V(l) 0.2 0.1 0.0 400 420 440 460 480 500 520 540 560 580 600 620 640 660 680 700 720 λ [nm] Rys. 3. Widmo czynnościowe fotosyntezy P(λ) i względna widmowa skuteczność świetlna V(λ) Ziemska atmosfera jest przezroczysta tylko dla części promieniowania podczerwonego i nadfioletowego oraz całego zakresu promieniowania widzialnego. Pozostała cześć promieniowania jest absorbowana przez tlen i ozon w górnych warstwach atmosfery. Jest to zjawisko korzystne, ponieważ ta część promieniowania jest szkodliwa dla żywych organizmów Natężenie napromienienia (wielkości względne) Długość fali (nm) Rys. 4. Rozkład widmowy promieniowania słonecznego ; rozkład widmowy światła dziennego w dni pochmurne i dni słoneczne W dni bezchmurne, kiedy promienie słońca spotykają na swojej drodze jedynie cząsteczki powietrza, widmo przesuwa się ku czerwieni, bowiem rozpraszane są przede wszystkim fale krótkie. Z kolei w dni pochmurne kropelki wody tworzące chmury pochłaniają dodatkowo dużą część fal długich. Jeśli nałoży się na siebie te dwa wykresy, zarys krzywej widma czynnościowego fotosyntezy staje się wyraźnie widoczny. 3

2. PRZEBIEG ĆWICZENIA Badane lampy połączyć z zaciskami wyjściowymi zasilacza napięcia przemiennego. Naprzeciwko lampy ustawić głowicę spektrofotometru. Rejestrować rozkłady widmowe badanych lamp w zakresie od 400 nm do 725 nm ze skokiem 1 nm. Ze wzoru (1) wyznaczyć współczynnik oddziaływania fotosyntezowego mierzonego rozkładu widmowego: a pv = λ=380nm λ=380nm E e (λ) P( λ) Δλ E e (λ) V ( λ) Δλ Ze wzoru (2) wyznaczyć skuteczność fotosyntezową badanej lampy: (1) E e (λ) P( λ) Δλ K p = λ=380nm E e (λ) Δλ gdzie: λ=380nm W ef W W E e (λ) m 2 - zmierzona za pomocą spektrofotometru wartość widmowa natężenia napromienienia, nm P(λ) widmo czynnościowe fotosyntezy (2) Zanotować wartość temperatury barwowej T b oraz wskaźnika oddawania barw R a. Wyniki pomiarów i obliczeń zamieścić w tabeli 2. Przeprowadzić analizę uzyskanych wyników. Przeanalizować wpływ rozkładów widmowych badanych lamp na skuteczność procesu fotosyntezy. Sformułować wnioski. 4

TABELA 2. Ocena wpływu lamp elektrycznych na skuteczność procesu fotosyntezy W ef Lp Nazwa badanej lampy T b [K] R a a pv K p W 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 5

BADANE LAMPY Z DIODAMI ŚWIECĄCYMI LED Grow Light 1 LED Grow Light 2 LED Grow Light 3 6