Visualizza la versione completa : Illuminazione...quantisitica!!
Salve a tutti,
ho da poco finito di studiare per gli esami di maturità. Fisica è in assoluto la materia che più mi ha affascinato durante i 5 anni e non meno ha fatto l'ultimo argomento.."la meccanica quantistica"..
..ora non sto qui a speigarla, ma l'argomento, o meglio la formula, che mi interessava discutere è quella enunciata da Einstein in seguito allo studio dell'effetto fotoelettrico...quella che afferma che l'energia di un singolo quanto-fotone è pari a E = fh, in cui h è la costante di plank e f è la frequenza della radiazione luminosa...ora proprio qui inizia il mio pensiero...
come si vede dalla foto
http://www.centroculus.it/immagini/spettro_elettromagnetico.png
la frequenza della radiazione è maggiore per la luce "blu" mentre è minore per la luce "rossa" (nel disegno sono riportate le lunghezze d'onda, ma basta ricordarsi che esiste una relazione tra la lunghezza d'onda L di un'onda e la sua frequanza f del tipo f = v/L in cui v è la velocità dell'onda...quindi per la luce diventa f = c/L e c è una costante relativistica come si sa) quindi pensando ai fotoni come delle "palline" di energia E che vengono assorbite dai coralli dotati di zooxanthelle, si potrebbe dire che a parità di intensità luminosa il corallo assorbirebbe più energia se venisse illuminato da una luce "blu" e ne assorbirebbe meno se venisse illuminato con una luce tendente al rosso...
..più energia, significa più crescita...quindi una vasca illuminata con lampade dal colore tendente al blu dovrebbero avere coralli che crescono maggiormente rispetto a quelli presenti in vasche illuminate con lampade "bianche"....
ora, non so se quello che ho detto è completamente giusto, soprattutto dal punto di vista della crescita dei coralli...per questo ho aperto questo topic sperando di avere maggiori delucidazioni..:-)
ciao
gionanni57
13-07-2010, 21:29
interessante ! sentiamo i pareri
nessuno ha qualcosa da dire a riguardo??...
mha io ci capisco poco....ma un dubbio lo ho,se le zooxantelle sono come sappiamo alghe unicellulari,non dovrebbero giovare per la fotosintesi,di una illuminazione più calda ?
é un pò come fare fito con una lampada da 10000k e 6500k la differenza si nota eccome in termini di velocità di crescita della cultura.
giangi1970
15-07-2010, 12:57
Sono appena tornato da una settimana di ferie da Mers alarm......
Tralasciando il fatto che finalemente ho visto una barriera sana e rigogliosa sono sempre piu' convinto che stiamo sbagliando tutto sulla gadazione dell'illuminazione.....
Gia' sotto i 10metri,dove ho visto le colonie piu' sane e belle,la luce e' molto piu' vicina a dei 17000-20000 che non hai 10000-14000 che cerchiamo noi......
I rossi non ci sono proprio.....
oh..ecco..così mi piace...
allora io, per adesso, di marino ne capisco bene poco...devo ancora capire moltissime cose del dolce che lo seguo ormai da 8 anni...quindi, figuratevi come sono messo..#13
io sto parlando in termini di ipotesi fisiche...o meglio quantistiche...cioè: pensiamo al fotone come una pallina dotata di una certa energia proporzionale alla frequenza della radiazione luminosa...questa quando incontra un qualsiasi oggetto viene assorbita o riflessa..poniamo che venga assorbita, nel nostro caso da una zooxanthella...l'energia che le sarà fornita sarà maggiore quanto più maggiore sarà la frequenza del fotone...quindi più energia assorbita dalle zooxanthelle, più energia ceduta al corallo, più crescita...(teoricamente)...
..ora è su questi più-più che non sono convinto del ragionamento...
ma un dubbio lo ho,se le zooxantelle sono come sappiamo alghe unicellulari,non dovrebbero giovare per la fotosintesi,di una illuminazione più calda ?
ecco, questo è interessante, in quanto bisogna vedere se effettivamente le zooxanthelle lavorano meglio con uno spettro tendente al rosso (in barba alla meccanica quantistica) oppure no...
cosa mi dite..:-)
Daniel89
15-07-2010, 14:43
roby bisogna tenere conto della quantità di fotoni che emette una lampada da 20000 rispetto a una da 10000 però....non serve a niente avere tanta energia in poca quantità...non credo che il rapporto sarebbe bilanciato ;-) riporto un paragrafo del libro in cui ho studiato fisica nucleare...
"L’effetto fotoelettrico è quello che prevale a bassi valori della frequenza. Consiste
nella cessione totale dell’energia del fotone ad un elettrone legato (ad esempio in un
metallo), che acquista un’energia tale da poter uscire dal materiale. L’energia
cinetica dell’elettrone sarà perciò pari alla differenza tra l’energia hν del fotone e
l’energia di legame dell’elettrone espulso. Il processo avrà come soglia (energia
minima) perciò un valore pari all’energia di legame e non potrà aver luogo ad energie
inferiori.
Anche se l’energia del fotone fosse tale da permettere l’espulsione di più elettroni,
non è possible una suddivisione dell’energia ma il processo coinvolge sempre un solo elettrone.
L’elettrone emesso viene però a sua volta rallentato e fermato nel mezzo,
producendo ulteriore ionizzazione. In questo modo, sia pure indirettamente, la perdita di energia della radiazione (in questo caso fotonica) si trasforma in energia assorbita di fatto dal
mezzo. In aggiunta, la lacuna creata dall’elettrone espulso, viene colmata da elettroni
di orbitali superiori, con ulteriore emissione di un raggio X. Questo può a sua volta
creare, di nuovo indirettamente, ulteriore ionizzazione (e assorbimento di energia) nel
mezzo o liberare un elettrone Auger poi assorbito.
Come già accennato, il meccanismo di assorbimento fotoelettrico è il meccanismo
dominante a basse frequenze. La probabilità che il processo avvenga è infatti
inversamente proporzionale alla terza potenza dell’energia hν, e dipende inoltre da
una potenza elevata (dell’ordine di 4-5) del numero atomico dell’assorbitore. Perciò
nuovamente, a parità di altre condizioni, assorbitori con alto numero atomico (ad
esempio piombo) sono più efficaci. "
Andrea Vitturi, "Radiazioni"
scaricabile qui http://www.pd.infn.it/~vitturi/Radiazioni.pdf
secondo me l'effetto fotoelettrico centra ben poco per i nostri scopi...IMHO ;-)
daniel...hai capito male...io l'effetto fotoelettrico l'ho tirato in ballo solo per introdurre la formula di Einstein...ma la formula funzia per i fotoni in generale, non solo con l'effetto fotoelettrico...
l'effetto fotoelettrico non è altro che un "risultato" da cui si può ricavare la forula...e come hai detto giustamente tu, ogni fotoelettrone emesso avrà un'energia cinetica paria all'eenergia di legame col metallo meno l'energia del fotone assrobito: Ec = EL - hf...;-)
vero è che bisogna vedere se la quantità di fotoni emessi è la stessa per ogni lampada...ma questo penso dipenda dalla potenza della lampada stessa, ma non vorrei dire una fesseria...anche perchè la potenza è il rapporto tra la differenza dell'energia prodotta da "qualcosa" e il tempo in cui questo "qualcosa" produce tale energia...e quindi ci potrebbe stare..:-)
volevo ritirare su questo topic....
....oltre a quello che ho detto vorrei aggiungere una cosa che non ho scritto...due considerazioni...
in fisica la potenza si esprime come un rapporto tra energia (consumata/prodotta) nell'unità di tempo...ora, come abbiamo visto, prendendo due lampade con gradazioni di colore diverse ma della stessa potenza (teorica) la quantità di fotoni emessi dalla lampada con spettro simil 10000K dovrebbe essere maggiore di quella della simil 20000K...infatti se le potenze sono uguali, ma i fotoni prodotti hanno energia diverse (maggiore quelli "blu" e minore quelli "bianchi") per la definizione di potenza deve variare il numero di fotoni prodotti in quanto ricordo che ogni fotone emesso ha energia E pari a hf...
superpozzy
13-09-2010, 00:30
urca! qua si va sul tecnicissimo! provate magari a metterla giù con qualche esempio un po' più "pragmatico". non per sminuire la parte scientifica, ma a far capire come si può mettere in pratica questo studio..
proverò a chiedere anche a mia sorella che è insegnante di fisica (non "educazione"..)
bella li!
Danilo Ruscio
13-09-2010, 01:10
in fisica la potenza si esprime come un rapporto tra energia (consumata/prodotta) nell'unità di tempo...ora, come abbiamo visto, prendendo due lampade con gradazioni di colore diverse ma della stessa potenza (teorica) la quantità di fotoni emessi dalla lampada con spettro simil 10000K dovrebbe essere maggiore di quella della simil 20000K...infatti se le potenze sono uguali, ma i fotoni prodotti hanno energia diverse (maggiore quelli "blu" e minore quelli "bianchi") per la definizione di potenza deve variare il numero di fotoni prodotti in quanto ricordo che ogni fotone emesso ha energia E pari a hf...
supponendo che tutta la potenza (nominale) assorbita dalla lampadina venga convertita in luce nello spettro visibile possiamo dire che i fotoni della lampada bianca vengono emessi in una banda più larga rispetto a quelli emessi dalla lampada blu, quindi teoricamente i fotoni sulle frequenze del blu oltre che più energetici sono anche più numerosi. ma c'è un problema nel ragionamento : se vedi i grafici degli spettri di emissione delle lampade noti che la luce non è uniforme in tutta la banda ma ha dei picchi su determinate frequenze. per sapere precisamente l'energia irradiata dovresti fare una specie di convoluzione tra lo spettro di emissione della lampadina e la formula E=fh che ti fa da "funzione peso". in poche parole quello che devi fare è vedere sotto la curva dello spettro di emissione quant'è l'area infinitesima e moltiplicare per fh e lo devi fare per ogni riga spettrale.
(sulla parte della convoluzione sono andato a sensazione,ma deve essere per forza così,se mi sbaglio non credo sia di molto).
Danilo...ottimo..proprio questo volevo sentire...o meglio sono contento che uno che ne sa sicuramente più di me sia intervenuto...;-)
..io sto parlando con conoscenze da 5a liceo...da come scrivi mi sembra di capire che tu studi ingegneria o fisica...il che è proprio quello che volevo, così riusciamo ad approfondire la cosa...
non riusciresti mica a mettere giù due numeri per un po' di spettri??...anche perchè se ho capito bene il ragionamento, bisognerebbe calcolare una sorta di integrale di un qualcosa che non è una funzione "semplice"...o sbaglio??...quindi questo tipo di calcoli vanno fuori dalle mie conoscenze...finche c'è da calcolare un integrale di una funzione con una variabile, ci sono...ma poi no..#13
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superpozzy...un esperimento utile sarebbe provare a mettere due coralli dello stesso tipo in due vasche divise ma in comune dal punto di vista del filtraggio, in modo che girino con la stessa acqua e quindi abbiano lo stesso tipo di valori/nutrienti, insomma...e poi illuminarle con due lampade della stessa potenza (teorica), una con una gradazione bianca (tipo 10000K) l'altra con una gradazione blu (tipo 20000K) e vedere se ci sono differenza visibili a lungo andare sulla crescita...
attenzione: io parlo solo di crescita, non di colorazione e altre cose...
Secondo me dovete considerare anche il fatto che non tutte le frequenze di radiazioni luminose sono "accettate" dalle piante, e quindi anche dalle zooxantelle.. Se no, per assurdo, basterebbe fare una lampada che emette solo alla frequenza massima del visibile e avremmo crescita massima..
Per informazione le radiazioni tra 500 e 600nm servono a ben poco nel processo fotosintetico, mentre si hanno picchi piu alti a 680/700nm a seconda del tipo di clorofilla a o b oppure anche nella zona del blu quasi fino al UV-a cioè tra 480 e 380nm.
allora...non so le zooxanthellae che frequenza di radiazione assorbono...se sono come la clorofilla dovrebbero assorbire la luce blu e rossa e riflettere quella verde...
però, ripeto, non ne sono sicuro per le zooxanthellae...
fatto sta che una luce bianca ha fotoni meno energetici di quelli di una luce blu...e se è vero che anche le zooxanthellae assorbono le radiazioni blu, questo sarebbe un motivo che illuminare le nostre vasche con una lampada a gradazione più fredda..
Però che anche il rosso da non trascurare.. vedi il fiji purple.
Bisognerebbe fare prove però è molto difficile, troppe variabili, mille cambiamenti, ecc...
Una prova che mi piacerebbe sarebbe illuminare una vasca t5 con soli blu plus e fiji purple e un attinico puro...
Una prova che mi piacerebbe sarebbe illuminare una vasca t5 con soli blu plus e fiji purple e un attinico puro...
infatti...è quello che dico...io sto un po' estremizzando la cosa perchè la sto considerando dal punto di vista teorico...però questo test potrebbe essere un'idea...anche se sarebbe bello avere un altro risultato da una vasca illuminata esclusivamente con lampade da 10000K o simili..
poi non dimentichiamoci del discorso animali cha alleviamo:
per lps di profondità sarà inutile fornire luce bianca, ma anche rossa perchè tanto non ne hanno mai viste.
diverso per gli sps dei primi 5 metri..
qui hai pienamente ragione....ma ripeto, non sto tenendo conto di questi casi limite...anche perchè allora lps che vivono in profondità ricevono poca luce e quindi in teoria poca luce dovrebbero avere anche in vasca a prescindere dal colore usato...io sto parlando di coralli che hanno bisogno di più o meno luce per campare...;-)
Danilo Ruscio
13-09-2010, 21:33
roby91,quello che ti dicevo è in poche parole l'integrale del grafico che ti danno dello spettro però pesando di più le frequenze alte (più energetiche) e meno quelle basse(meno energetiche).il calcolo di questo integrale non è facile, forse si potrebbe provare con matlab o programmi del genere, ma credo che a questo punto sarebbe inutile:ogni lampadina ha uno spettro diverso, e credo anche che lampadine della stessa marca magari un minimo ma sono diverse tra loro tra un lotto e un altro.
poi quello che diceva qbacce lo volevo scrivere anche io ieri ma mi è passato di mente mentre scrivevo#12 .
le zooxantelle sicuramente assorbono meno il verde altrimenti sarebbero di un altro colore... a proposito del loro assorbimento ho trovato questo:http://www.advancedaquarist.com/2002/2/aafeature_album/Image1.gif/variant/medium
si vedono nettamente i picchi di assorbimento su 430nm e 660nm,alle altre frequenze assorbono lo stesso ma di meno,sarebbe da vedere se fornendo solo luce a 660nm e 430nm i coralli campano e crescono nello stesso modo.
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questo è interessante e fore è la risposta alle nostre domande:
Researchers have addressed light quality and its effects on zooxanthellae and coral growth. Perhaps the most interesting is a paper by Kinzie et al. (1984); they presented evidence that corals grown more rapidly under blue and white light of the same intensities (~12% of solar Photosynthetically Active Radiation - PAR, ~250 µMols·m2·sec, or 10,000 lux) than under "green" or "red" light of equal intensities
preso da: http://www.advancedaquarist.com/2002/2/aafeature
non ho ancora letto tutto...
scusa...adesso non ho tempo di leggerlo tutto...
..cmq se riesci scrivi un brevissimissimissimo riassunto..altrimenti lo leggerò domani con calma...;-)
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