Yaşamım ve hobilerim

Fotosentezik Uygun Radyasyon

Bu yazı tarafından 26 Oca 2012 tarihinde Akvaryum, Tatlı Su bölümünde yayınlandı. 0 yorum aldı ve 685 defa okundu.

Bu ölçüm, fotosentez olayı için uygun olan enerjiyi belirtir. İnsan gözünü temel alan Lümen ölçümünden farklı olarak, FUR birimsiz bir ölçüdür. Ayrıca FUR değeri lümen gibi gerçek bir enerji değeri değildir. “Saniyedeki foton” olarak ifade edilir, yani “saniyedeki enerji” ifadesi spektral eğriyle orantılanmış olur. Lümen ve FUR değerinden diğerine geçiş yapabilmek için spektral eğri kullanılır.
FUR değerinin enerji birimi olarak değil de foton sayısı olarak ifade edilmesinin nedeni fotosentez olayının oluşması için, fotonun dalga boyundan bağımsız olarak bir fotonun bitki tarafından emilmesi gerekliliğidir. Yani daha kolaylaştırırsak, belirli sayıda, mavi renge karşılık gelen dalgaboyunda yayılan fotonu emen bitkinin yaptığı fotosentez miktarı, tam olarak aynı sayıda kırmızı renge karşılık gelen dalgaboyunda yayılan fotonun emilmesi sonucunda yapılan fotosenteze eşittir. Lümenle FUR arasındaki önemli bir farkta, FUR değerinin genellikle lux gibi aydınlatma değeri olarak kullanılmasıdır. Yani FUR genellikle microEinstein/second/m2 olarak ifede edilir. (Literatürde foton sayısı micromol veya microEinstein olarak ifade edilir. Bir microEinstein = 6,02 10^17 fotondur.

[nrelate-related]

Yukarda anlatılanlar, bitkilerin kullanımı için yapılması gereken aydınlatmanın, insan gözü nazara alınarak hesaplanan lümen değeriyle hesaplanamayacağıdır (Işık kaynağının watt değeri bu hesapta hiç kullanılamaz.) Fakat ne yazık ki FUR değerine, watt yada lümen değerine ulaştığımız kadar kolay ulaşamıyoruz.
Çok kesin olmasa da bir fikir vermesi bakımından bazı ışık kaynaklarının FUR değerini bulmamıza yardım edecek bazı değerler yazabiliriz. Fakat unutmamanız gerekir ki bu değerler markadan bağımsız olup ortalama düşünülebilecek değerlerdir.

Flüoresanlar:

Coolwhite: 0,013
Gro: 0,029
Daylight: 0,014
6000 K : 0,018
12000 K: 0.020

Metal Halide: 0,014
Inkandecsent: 0,019

Bu değerleri ışık kaynağının lumen/m2 (lux) değeriyle çarpın.
Bulacağınız değer, bitkilerinizin fotosentez yapması için uygun olan ışınım miktarını verir.

 

Bitkinizin istediği ışık yoğunluğu değerini FUR değerine çevirmek için aşağıdaki tabloyu kullanabilirsiniz:

 

Çok az ışık       = 5 – 10 µmol fotons/m2/s

Az ışık            = 10 – 25 µmol fotons/m2/s

Orta ışık          = 25 – 75 µmol fotons/m2/s

Yüksek ışık       = 75 -150 µmol fotons/m2/s

Çok Yüksek ışık = >150 µmol fotons/m2/s

FUR Değerinin Hesaplanması:

 

Önce kaynağın (ışık kaynağı) spektral eğrisi sayısallaştırmamız gerekiyor. Yani grafikteki her değerin  mesela 1nm aralıklarla yüzde değerini buluruz. Böylece grafiğimizin apsisinde (düşey eksen), ordinatındaki (yatay eksen) her bir 1nm değişim için değerler olur. Daha sonra eğer istersek ve biraz işlemi kolaylaştırma adına beş tane 1 nm lik aralıkları bir tane 5nm ye çıkarabiliriz. Tabii bunu yaparken eşit hacimleri göz önünde bulundurmalıyız. Sayısallaştırılmış spektral eğriyi tüm dalgaboyuna göre integral işlemine alırız ki bu değer 400 – 700 nm değerleridir. Unutmadan ekleyeyim bazı yazarlar (nedense) 400 – 800 nm değerlerini baz alır. Bu integral sonucunda kaynağın gerçek gücünü bulmuş oluruz. Buna S diyelim.

Kaynağın toplam güç tüketimini watt birimi olarak P diye tanımlayalım. Sayısallaştırdığımız spektral eğrimizin (kısaca DSE) ordinatını P/S değeriyle çarparak bu eğrimizi normalize etmiş oluruz. Bu işlem sonunda kaynağımızın spektrumunu watt/nm cinsinden verir. Tabii burada bilime en büyük kazığı atarak, elektiğin elektromanyetik enerjiye çevriminin %100 verimle olduğunu kabul ediyoruz.
Şimdi, normalize edilmiş DSE yi (NDSE) fototopik eğriyle çarpalım ama burada dikkat edeceğimiz bir konuda fototopik eğrinin 1 değerine normalize edilmiş olması gerekir. Yani çan eğrisi şeklinde olan eğrinin en büyük noktasının apsisinin 1 olması gerekir. Diğer noktalarda bu oranla çarpılır. Çıkan eğriyi az önce yukarıda kullandığımız dalga boyları arasında integre ederiz ve çıkan sonucuda 683 lumen/Watt değeriyle çarparız. Bu değer sabit ve watt değerini lumen değerine çevirmek için kullanılan bir değer.
Şimdi kaynağınızın ölçülen değeriyle sizin bulduğunuz teorik değerle orantılayın. Bu toplam verimliliği verir.

NDSE ile verimlilik katsayısını çarparak gerçek spektral eğrimizi watt/nm cinsinden elde ederiz.

Buraya kadar yaptıklarımızı özetlersek, kaynağın spektral eğrisi önce sayısallaştırıp sonra da gücünü watt cinsinden kullanarak normalize ediyoruz. Fakat bu teorik bir değer oluyor. Bunu gerçek değere dönüştürmek için teorik lumen değeriyle gerçek lumen değerini oranlayıp bizim değerimizi bu değerle çarpıyoruz.

Şimdi spektral eğrimizin watt/nm olan birimini uE/sec/nm birimine çevirmemiz gerekiyor. Bu iş için fiziksel bir takım sabitlerden yararlanacağız. 1 uE/sec = watt olarak güç * nm olarak dalgaboyu * 8,36 *10^-3. Bu işin zor tarafı ise her nm değeri için tekrarlamamız gerekir. Yani yukarıdaki denklemde watt değeri ve 8,36*10^-3 değeri sabit bizim yapmamız gereken sayısallaştırdığımız spektral eğrideki her nm değerini bu sabitle çarpmak. Size daha önce verdiğim ve ampirik olduğunu her fırsatta belirttiğim katsayılar buradan çıkıyor. Biz ise bu kadar işlemle o katsayıyı hesaplıyoruz.

Son olarak uE/sec/nm cinsinden bulduğumuz spektral eğrimizi 400-700 nm değerleri arasında integral işlemine alıp FUR değerimizi buluruz.

Leave a Comment

E-posta adresiniz yayınlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir