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Licht-im-Terrarium.de

Vorwort

strahlung:photosynthese

Photosynthetisch Wirksame Strahlung

In der Photometrie wird optische Strahlung in Bezug auf das menschliche Auge bewertet. Im Terrarium leben oft auch Pflanzen, auf die Licht natürlich anders wirkt. Auch in Bezug auf Photosynthese haben sich daher eigene Einheiten für die Lichtmessung etabliert.

Photosynthese

PAR (Photosynthetically Active Radiation)

Als PAR - photosynthetisch aktive Strahlung - wird alle Strahlung zwischen 400 nm und 700 nm Wellenlänge bezeichnet. PAR selbst ist keine Messgröße sondern eine Beschreibung.

PAR-Bestrahlungsstärke

Eine Messgeröße zu PAR ist die PAR-Bestrahlungsstärke in W/m²:

\[I_\mathrm{PAR}=\int_{400}^{700} I_\lambda(\lambda)d\lambda\]

PPFD bzw. PFF (Photosynthetically Active Photon Flux Density)

PPFD eine weitere häufige Messgröße zu PAR: die Anzahl von Photonen mit einer Wellenlänge zwischen 400 nm und 700 nm pro Zeit und Fläche. Die Einheit ist µmol/m²/s, wobei ein mol die Avogadrosche Zahl $N_A$ von Teilchen bedeutet. Da die Energie eines Photons von dessen Wellenlänge über die Lichtgeschwindigkeit $c$ und die Planck-Konstante $h$ abhängt, lautet die Formel:

\[ Q_\mathrm{PAR}=\int_{400}^{700} \frac{I_\lambda(\lambda)}{hcN_A}\lambda d\lambda \]

PUR (Photosynthetically Usable Radiation)

Bei PAR findet keine Gewichtung der Wellenlängen statt. Es wird angenommen, dass jedes Photon zwischen 400 nm und 700 nm gleich gut zur Photosynthese beiträgt. Bei PUR wird dagegen mit der Quanteneffizienz des Photosyntheseprozesses gewichtet.

Für die Wirkfunktion gibt es leider keine einheitliche Norm, es wird jedoch häufig die McCree-Kurve verwendet. Sie basiert auf Messungen von Keith J. McCree aus dem Jahr 1972 für 22 Pflanzen und monochromatischer Strahlung. Nach dieser Messung nutzen die Pflanzen fast ausschließlich rotes und blaues Licht für die Photosynthese. Grünes Licht wird ungenutzt gestreut, was die grüne Farbe der Blätter erklärt.

Kritik an der Kurve bezieht sich auf die monochromatische Messung. Es ist bekannt, dass sich die Wellenlängen gegenseitig beeinflussen. Bei weißem Hintergrundlicht und zusätzlicher monochromatischer Strahlung zeigt sich, dass auch grünes Licht stärker zur Photosynthese beiträgt.

Teilweise wird in der Forschung für jede Pflanzenart auch eine individuelle Wirkkurve ermittelt anhand der anschließend die PUR-Bestrahlungsstärke berechnet werden kann.

Literatur

[603] Farbwiedergabe: Farbwiedergabe-Eigenschaften von Lichtquellen in der Beleuchtungstechnik. Feb 1976. Deutsches Institut für Normung e.V. [DIN 6169-2].
[546] LARS OLOF BJÖRN. 2007. Photobiology: The Science of Life and Light. 2nd ed. New York: Springer 978-0-387-72654-0
[1128] ROBERT A MEYERS (Ed.)Encyclopedia of Sustainability Science and Technology. 978-0-387-89469-0

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strahlung/photosynthese.txt · Last modified: 2020/06/05 17:49 by sarina