谈谈光照、光合作用、灯管、光谱以及不同灯光下的显色[搜集整理]

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1，什么是光？光与水草、海水生物之重要性  （转自pet3000  Smile风铃 ）
光可说是一种能量。水草藉着光能、二氧化碳和水进行光合成作用，制造葡萄糖等养份供应水草本身需要，而副产品为氧气。而此氧气适足于提供于鱼呼吸之需要。同样，海水生物缸内某些藻类（algae）或所谓共生藻类（Zooxanthellae）藉着光也行光合成作用而成长，提供软体生物（corals、invertebrates）等需要。所以，无论水草或海水生物水槽均需藉由人工提供适量的二氧化碳（CO2）与光能结合进行光合作用，共生藻类和植物藉以繁衍或成长，鱼儿或海水生物或呼吸或取食藻类，光能则藉以传递而形成共生的食物链。
反之，植物或藻类缺乏光能的取得，则必褪色或直接枯萎而死亡。相对的，鱼儿或海水生物则无所依附也必然难逃死亡的命运，完整的水草或海水生物生态缸即无法形成。

光合效率 （photosynthetic efficiency）：植物的光合器官把日光能转化成化学能的效率。由于在光合作用机理或农业与生态问题的探讨中的着重点不同，光合效率有按光量子数和按光的能量两种不同计算方式，表示的单位也不同。光合作用的机理研究，着重了解光合机构如何利用吸收到的光量子的能量分解水、释放O2、固定CO2并形成糖类或其他有机物。知道每一个光量子可以同化多少个CO2分子或释放多少个O2分子（这个数字称为量子效率或量子产额），有助于分析水的分解和CO2的同化有几个步骤。光化学的当量定律规定，一个光量子最多引起一个分子（或电子）的变化，所以量子效率的最高值不能大于 1，往往是小于 1的一个分数。为了方便，常使用它的倒数——量子需要量，即同化一个CO2或释放一个O2所需的光量子数。因为只有量子效率的最高数值或量子需要量的最低数值在生物学上才有理论意义，所以测定时要选择最优条件，如活力高的植物材料，足够高的CO2浓度、最适的温度等；并且用低光强，使叶绿素截获光量子的速率不超过以后慢得多的暗反应速率，使光能都有效地用于光合作用。经多次测定得到的数值为8～12。
　　光合作用过程中，每分解一个水分子，释放一个O2分子，需转移4个电子，而每个电子的转移要通过两个受激发的色素系统（光系统）接力进行，因而理论上量子需要量不会小于8。对光合有效辐射（波长范围大约为380～720纳米）来说，量子效率（或量子需要量）的数值受波长的影响不大，因而便于不同颜色光下测定的数值的比较。但按能量计算时，则由于每一光量子的能量与波长成反比，1摩尔短波光所含能量比1摩尔长波光多，而同化1摩尔CO2所需的摩尔数却相同，能量转化效率就比长波光低。例如每个摩尔的波长为680纳米的红光和波长为420纳米的紫光分别含能180千焦耳和297千焦耳，10摩尔则分别含1800千焦耳和 2 970千焦耳，却都形成含热量 468.9千焦耳的 1摩尔碳水化合物（CH2O），所以其能量利用率分别为26％和16％。白光包括从380～720纳米的各种波长的光量子，其能量利用率约为 20％，这是叶绿素所吸收的光量子的理论最高能量利用率。
　　农业和生态学关心的是照射到单位面积土地上的日光能中有多少被转化成化学能，贮存在干物质中。这个过程除上面所说最高量子效率转化时无法避免的能量损失外，还受许多其他降低效率的因素的影响。下表是经依次计算各项因素的影响后的日光能转化效率的数值。此外，还有以下几项损失也时常发生：①日光光强过高，空气中羧化反应底物CO2的浓度偏低，使量子需要量超过10。②植物苗期地面覆盖不全，日光漏射到地面，衰老时光合能力衰退，光合效率降低。③环境不利因素如温度过高或过低、水分不足、无机养分不足，使叶面积指数及其效能下降。田间作物植被在光合层建成后的最佳期间，日光能的利用率可达3～4％，整个植物生长季的光能利用率约为1～2％，全球表面平均则为0.1％，极端不利条件如沙漠、冻土地区接近于0。
　　对实际光能利用率的分析，有助于分析降低光能利用率的因素，估计其影响大小，并寻求克服这些因素以提高干物质（生物量）积累的途径。其中选择适当的轮作制度和适宜的品种，增加水肥供应以加速叶面积伸展，从而延长土地充分覆盖的时期，是农业上的重要措施。在温室内或薄膜覆盖时，可更大程度地控制温度，还可增加CO2，以进一步提高光能利用率。
首先我们先来认识一些专有名词：
光线和辐射：光是电磁波辐射到人的眼睛，经视觉神经转换为光线，即能被肉眼看见的那部份光谱。这类射线的波长范围在360到830nm之间，仅仅是电磁辐射光谱非常小的一部份。温度远远高于50Hz工作时的温度，从而产生更高色温的白色色表和更好的显色性。
照度（Lux）；是指单位面积所接受光强度的度量。
光强度（Illumlnous　Intensity）：简称为光度，是以一国际 烛光（简称烛光）的亮度为单位，亦即灯源的输出功率等於其光照度。例如：100瓦特的灯管，其光照度就是100烛光。
光通量  Φ （ Luminpus flux）：辐射通量中的可见光能使人眼睛感觉其存在者，此部份的辐射通量称为光通量（光源发射并被人的眼睛接收的能量之总和即为光通量）。其单位：流明[lm]
流明（Lumen）；一烛光的光源，在一立体弧度角内所通过的光通量。            
光强 l ：一般来讲，光线都是向不同方向发射的，并且强度各异。可见光在某一特定方向角内所发射的强度就叫做光强（l），也就是  光强(l)是指在某一特定方向角（w）内所发射的光通量（Φ）其单位：坎德拉[cd]
照度E：照度（E）是光通量与被照射面积之间的比例系数。1 lx即指1 lm的光通量平均分布在面积lm2平面上的明亮度。 其单位：勒克司[lx]   
辉度L：辉度（L）是表示眼睛从某一方向所看到物体反射光的强度。其单位：坎德拉/平方米[cd/m2]
光效：光效是指电能转换成光能的效率。其单位：流明每瓦[lm/W]
光色：由于光线中光谱的组成有差别，因此即使光色相同，灯的显色性也可能不同。光色实际上就是色温.大至分三大类：暖色<3300K中间色3300至5000K
辐射通量（Radinat flux）：光源每单位时间所辐射出来的能量 。
光谱（ Spectrum）：由紫外线、紫色、靛色、蓝色、绿色、黄色、橙色、红色及红外线等九种光质所组成的图谱。其波长约在2550埃到25000埃之间，波长在3800埃一7500埃者光线为可见光线，低於3800埃者为紫外线，高於7500埃者为红外线。
色温（colortemperature）：（光源所呈现出来的色彩温度）当光源所发出的颜色与“黑体”在某一温度下辐射的颜色相同时，“黑体”的温度就称为该光源的色温。“黑体”的温度越高，光谱中蓝色的成份则越多，而红色的成份则越少。例如，白炽灯的光色是暖白色，其色温表示为2700K，而日光色荧光灯的色温表示方法则是6000K，太阳光源的色温在晨曦时约3000Kelvin 　然後会逐渐上升，至中午日正当中时最高，约为6000 Kelvins，随後再逐渐下降，直至夕阳西落为止。其单位：开尔文[K]  （ Kelvln）
显色性：原则上，人造光线应与自然光线相同，使人的肉眼能正确辨别事物的颜色，当然，这要根据照明的位置和目的而定。
显色指数：光源对于物体颜色呈现的程度称为显色性。通常叫做"显色指数"（Ra）.
显色性是指事物的真实颜色（其自身的色泽）与某一标准光源下所显示的颜色关系。Ra值的确定，是将DIN6169标准中定义的8种测试颜色在标准光源和被测试光源下做比较，色差越小则表明被测光源颜色的显色性越好。Ra值为100的光源表示，事物在其灯光下显示出来的颜色与在标准光源下一致。
灯具效率：灯具效率(也叫光输出系数)是衡量灯具利用能量效率的重要标准，它是灯具输出的光能量与灯具内光源输出的光能量之间的比例。

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