Fotonová záření

1. Fotonová záření (teze přednášky) • světlo je příčné elektromagnetické vlnění tvořené elektrickým i magnetickým polem • vektory intenzit jsou kolmé na směr šíření • pole jsou proměnná, světlo je kvantováno • rozdělení dle vlnové délky, frekvence vlnění a energie fotonů

3. Původ světla • jaderná syntéza lehkých jader na povrchu Slunce – čárové spektrum • po průchodu chromosférou spojité spektrum • atmosféra Země absorbuje některé vlnové délky a celkově klesá intenzita na 27 % (difuzní rozptyl světla 25 %, oblaka 33 %, vodní páry CO2, O3 atd. 15 %)

4. SVĚTLO JE ZÁKLADNÍ ZDROJ ENERGIE hf 6 CO2 + 6 H2O ==> C6H12O6 + 6 O2 E = hf => ΔH = + 2,81 . 103 kJ mol-1 Vlnová délka λ (nm) Světelný tok Φ lumen (lm) množství světla vyzářené prostorově Intenzita osvětlení I lux (lx) I = Φ . S-1 (lm . m-2) Měrný světelný výkon ηlumen/wat (lm . W-1) - účinnost přeměny elektrické energie na světelnou

5. Úbytek intenzity osvětlení I s hloubkou Tropy hladina v poledne 15000 lux 30 cm hloubka pouze 1000 lux Hladina v 15 h 1500 lux Hloubka 10 cm 700 lux 20 cm 600 lux 30 cm 450 lux 40 cm 120 lux Absorpce světla vodou je exponenciální I = I0 e-α x α … absorpční koeficient x ….síla vrstvy (hloubka vody) Intenzita osvětlení klesá se čtvercem vzdálenosti od zdroje světla !

6. Index podání barev Ra míra souhlasu podání barvy s optimálním zdrojem A 90 – 100% souhlas B 80 – 89% souhlas Teplota chromatičnosti T (K) zvýšíli se teplota „absolutně černého tělesa“ zvýší se podíl modré a sníží podíl červené žárovka 2700 K Barva světla teple bílá pod 3300 K neutrální bílá 3300 K – 5000 K denní bílá nad 5000 K denní světlo 5000 K – 10000 K podle počasí a denní doby

7. Průměr 16 mm (T8 26 mm) o 40 % úspora el. energie proti T8 Vysoká svítivost 24 W 54,9 cm 39 W 84,9 cm 54 W 114,9 cm 80 W 144,9 cm Lineární zářivky T5 145 cm 80 W AQUA MEDIC

8. REFLEKTORY • nejvýhodnější tvar je parabola, kdy zářivka leží v ohnisku (T5 je vhodnější jak T8) • to zajišťuje maximální podíl světla dopadající kolmo na plochu (omezuje odraz) • 80 – 250 % navýšení intenzity (TROCAL – de Luxe Special-Plant DENNERLE T8 15 W hloubka 50 cm 380 → 900 lx )

9. Fotobiologické zákony • Pro fotochemický děj je účinné jen to záření, které je absorbováno (zákon Grotthusův) • Mezi množstvím fotochemicky přeměněné látky a množstvím absorbovaného záření existuje kvantitativní vztah. (zákon Draperův)

10. Fotobiologické zákony 3. Na jednu absorbující molekulu připadá jedno světelné kvantum, které provede její fotochemickou přeměnu. To platí jen pro primární fotochemický děj, ne pro další druhotné děje. (zákon fotochemické ekvivalence Stark, Einstein) 4. Pro fotobiologický účinek má význam jen součin intenzity a doby záření, nikoliv však vzájemný poměr mezi intenzitou a dobou. Protože tkáně nejsou stacionárním modelem, pak vlivem biochemických procesů se může účinek modifikovat. (zákon Bunsenův - Roscoeův)

11. Biologické účinky viditelné oblasti • Zpomalení klidové tepenné a dechové frekvence • Snížení krevního tlaku • Snížení glykémie • Snížení laktátu po svalové zátěži • Zvýšení energie, síly a vytrvalosti • Zvýšená odolnost vůči stresu • Zvýšená saturace a transport kyslíku

12. UV a IF záření

13. Infračervené záření • Všechna tři pásma IR záření mají účinky tepelné. • IR-A (pásmo krátkovlnné, 760-1 400 nm) je obsaženo ve slunečním světle. Prochází sklem a je málo absorbováno vodou. • IR-B (pásmo střední 1 400-3 000 nm) vyzařují žárovky a výbojky. Prochází sklem, ale je silně pohlcováno vodou. • IR-C (pásmo vzdálené nad 3 000 nm) zdrojem záření jsou topná tělesa. Je pohlcováno jak sklem tak vodou.

14. Účinky infračerveného záření • Většina IR záření je absorbována pokožkou. Dochází k místní vasodilataci a tepelnému erytému, který má skvrnitý charakter. Od erytému vyvolaného UV zářením se liší krátkou dobou trvání a velmi malou pigmentací. • Ozáření IR zářením zvyšuje citlivost kůže k účinku UV záření. • Dlouhodobá expozice očí IR zářením u některých profesí (foukači skla, slévači, hutnící) vedla v minulosti často ke vzniku tzv. žárové katarakty, což je zákal oční čočky vyvolaný tepelnými účinky.

15. Transport tepla zářením • Využívá se tepelného působení umělých zdrojů VIS a IR záření: • Žárovkové skříně - radiační teplo v uzavřeném prostoru. Dráždí kožní receptory.Celkové prohřátí těla. • Solux, Sirius - žárovky o velkém výkonu s červenými nebo modrými filtry a infračervené zářiče. Záření se absorbuje především v epidermis a lze jich proto použít jen k prohřívání povrchově uložených ložisek. Dráždí kožní receptory, vyvolávají sugestivní pocit tepla, reflexní vazodilataci a svalovou relaxaci. • Teraristika

16. Ultrafialové záření • UV A 400 - 315 nm, blízké pásmo fotometrie – kyvety z křemenného skla • UV B 315 – 280 nm, střední pásmo vitamin D, zhoubný melanom • UV C kratší než 280 nm, vzdálené pásmo ozónová vrstva atmosféry, pod 100 nm a nad 10 eV ionizační schopnost, germicidní výbojky

17. Účinky ultrafialového záření • Z biogenních látek jsou vůči UV záření nejcitlivější organické sloučeniny s konjugovanými dvojnými vazbami , některé aminokyseliny, zejména tyrosin a tryptofan. (abs. maximum kolem 280 nm). • U nukleových kyselin jsou na UV záření citlivé především N-báze. Absorpce je podstatně vyšší než u bílkovin a pohybuje se v oblasti 240-290 nm. • Účinek na kůži se projeví zčervenáním – erytémem - následovaným melaninovou pigmentací ochranný mechanismus proti dalšímu ozáření. • Karcinogenní účinek. Téměř 90 % kožních nádorů se vyskytuje na nekrytých místech kůže. • Ultrafialové vidění ryb – druhové rozlišení stejnobarevných ryb. • UV záření má malou pronikavost.

18. Pronikání UV záření

19. Vitamín D • Vzniká z provitaminu D • Ovlivňuje metabolismus Ca a P, jeho nedostatek způsobuje křivici (rachitis) • 1000 IU na den = oslunění - obličej + paže 2-3 x týdně v létě v poledne asi 5 minut • Dlouhodobé podávání vitamínu D nenahradí UV záření ! • 290 – 300 nm 60 % tvorby vitamínu D • Teraristika – nižší obratlovci pouští potřebují zdroj UV záření pro tvorbu vitaminu D3