Советник



6069 1979
Москва
6 сек. назад

Спектры отражения листьев растений.

Недавно наконец сделал то, что давно сделать собирался. Взял спектрофотометр и измерил спектры отражения листьев нескольких видов аквариумных и комнатных растений.
Собственно, вот результат:


Немного проясню.
Используемый спектрофотометр - Xrite i-One. Работает по следующему принципу: светит на поверхность специальной галогенкой, отраженный свет фокусирует на дифракционную решетку, отклоняюшую свет на разные углы в зависимости от длины световой волны. Разложеный по спектру свет попадает на ПЗС-линейку, где собственно и происходит считывание амплитуды света. Прибор дает значения в дипазоне длин волн от 380нм до 730нм с шагом 10нм. Т.е. захватывает диапазон от ближнего ИК до ближнего УФ. Для каждой зоны спектра измеряется коэффициент отражения от поверхности. Единица в некой зоне означает, что в данном участке спектра отражение от поверхности 100%. Собственно, в основном неожиданностей не было: понятно, что пик отражения зеленого листа находится в зеленой области. Но видны следующие интересные моменты:
1)Максимум отражения одинаков для всех растений и находится в зоне 550нм. Меняется его высота, скорость спадания, но сам пик в том же месте.
2)В целом коэффициент отражения зеленого листа довольно низок: даже в самой яркой зеленой области большая часть света поглощается.
3)Отражение резко возрастает на краях диапазона: в ультрафиолетовой и инфракрасной зонах. Понятно, зачем так сделано: ультрафиолет разрушает ткани растения, а инфракрасное излучение приводит к перегреву. И то и другое для фотосинтеза непригодно. Эффект высокого отражения в ИК хорошо иллюстрируется в инфракрасной фотографии, например такой: http://lepser.ru/wp-...
Интересно, что лист добивается такого отражения путем каких-то специальных ухищрений. Спектр зеленых областей на полиграфическом отпечатке или просто зеленой краски не имеет этих подъемов по краям.


Изменено 4.7.16 автор Константин Кучеренко
2016-07-05 добавлено 05/07/2016 00:25:39#2248433

Свой на Aqa.ru


6350 1371
Подольск
9 дн. назад
Константин Кучеренко
Константин,С зелёным листом очень наглядно. А если с цветными листьями?
2016-07-05 добавлено 05/07/2016 20:57:36#2248735

Советник



6069 1979
Москва
6 сек. назад
Hedin
А если с цветными листьями?

Нет у меня сейчас растений с совсем цветными листьями. Хотя барклая из списка на глаз выглядит не совсем зеленой, а скорее коричневой.

Изменено 5.7.16 автор Константин Кучеренко
2016-07-05 добавлено 05/07/2016 21:05:21#2248739

Свой на Aqa.ru


6350 1371
Подольск
9 дн. назад
Константин Кучеренко
Выходит,что коричневые листья барклаи поглощают почти всю энергию.
2016-07-05 добавлено 05/07/2016 21:22:41#2248750

Советник



6069 1979
Москва
6 сек. назад
Hedin

Да, хорошо поглощают. На удивление. Вообще, все это еще показывает адаптивность человеческого глаза. Достаточно хоть немного что-то в какой-то спектральной зоне отражать, и мы уже видим цвет.
2016-07-05 добавлено 05/07/2016 21:30:50#2248753

Свой на Aqa.ru


6350 1371
Подольск
9 дн. назад
Интересно получается: растениям нужен весь спектр.
Инфракрасный нужен при похолодании. Уф не помню,но тоже используется в стрессовых ситуациях.
2016-07-05 добавлено 05/07/2016 21:39:57#2248759

Свой на Aqa.ru


6350 1371
Подольск
9 дн. назад
Интересно получается: растениям нужен весь спектр.
Инфракрасный нужен при похолодании. Уф не помню,но тоже используется в стрессовых ситуациях.
2016-07-05 добавлено 05/07/2016 21:40:00#2248760

Свой на Aqa.ru


6350 1371
Подольск
9 дн. назад
Константин,а возможно замерять спектр отражения воды? Всё же мы её используем, как среду распространения света.
2016-07-05 добавлено 05/07/2016 21:42:16#2248762

Советник



6069 1979
Москва
6 сек. назад
Hedin
Константин,а возможно замерять спектр отражения воды? Всё же мы её используем, как среду распространения света.

Нет, этим прибором нельзя. Он расчитан на диффузное отражение.
2016-07-05 добавлено 05/07/2016 21:47:02#2248765

Советник



6069 1979
Москва
6 сек. назад
Hedin
Инфракрасный нужен при похолодании. Уф не помню,но тоже используется в стрессовых ситуациях.

Не знаю, нужен или нет, но что-то не очень они торопятся их поглощать.
2016-07-05 добавлено 05/07/2016 21:48:07#2248766

Свой на Aqa.ru


6350 1371
Подольск
9 дн. назад
Ну,это же не совсем фотосинтез.В принципе любое тело поглощает инфрасвет. Тем самым нагреваясь. Может в этом дело?
2016-07-05 добавлено 05/07/2016 21:52:39#2248767

Советник



6069 1979
Москва
6 сек. назад
Hedin

Спектрофотометр ничего не знает про фотосинтез и что вообще делается с поглощенным излучением. Но он показывает, что ближний ИК не поглощается, а отражается, т.е. не нужен листу.
2016-07-05 добавлено 05/07/2016 22:07:41#2248772

Свой на Aqa.ru


6350 1371
Подольск
9 дн. назад
Тут надо конкретно смотреть литературу. А так,мы как всегда договоримся.. до ручки
По идее,при замерах лист и так облучён инфрасветом,а мы ещё добавляем. Тут надо пробовать на холоде.
2016-07-05 добавлено 05/07/2016 22:15:06#2248774

Советник



6069 1979
Москва
6 сек. назад

А так,мы как всегда договоримся.. до ручки

Прибор сам светит и сам измеряет что пришло назад. Все в закрытой зоне происходит. И измеряет он только самый ближний ИК, практически видимый свет: 700-730нм.
2016-07-05 добавлено 05/07/2016 22:18:49#2248776

Завсегдатай


1244 489
Russian Federation Ufa
1
3 дн. назад
Константин Кучеренко

Не весь отражённый свет отражается. И не весь поглощается. Какая-то часть света проходит сквозь лист. На просвет он тоже зелёный. С другой стороны листа спектр померить не хотите? На просвет.
2016-07-05 добавлено 05/07/2016 23:46:38#2248789

Советник



6069 1979
Москва
6 сек. назад
Дамир184

Вообще, согласен. ИК мог проходить насквозь и отражаться от бумаги. Хотя фото, сделанное в ИК, говорит именно об активном отражении.
К сожалению, на просвет такой прибор измерять не может. У него лампочка не отделяется, а находится внутри измерительной головы. Можно измерить спектр на черном фоне, и на белом фоне, затем произвести некое математичеокое вычисление.

Изменено 5.7.16 автор Константин Кучеренко
2016-07-05 добавлено 05/07/2016 23:53:24#2248790

Завсегдатай


1244 489
Russian Federation Ufa
1
3 дн. назад
Константин Кучеренко
У него лампочка не отделяется

Я, правда для другого, брал посторонний источник света с помощью KeyWizard V2.5 вытаскивал показания в Excel. Потом мерил через фильтр, туда же второй строкой, и там же считал разницу.
2016-07-06 добавлено 06/07/2016 00:02:33#2248794

Советник



6069 1979
Москва
6 сек. назад
Дамир184

Так придется же спектр лампочки тогда учитывать. Тут же специальная лампа, прибор все про нее знает и калибруется с ней по мишени.
2016-07-06 добавлено 06/07/2016 00:07:36#2248795

Завсегдатай


1244 489
Russian Federation Ufa
1
3 дн. назад
Константин Кучеренко

Так придется же спектр лампочки тогда учитывать

Да. Потому KeyWizard и нужен.Калибруете прибор. В Excel снимаете спектр лампы. Второй строкой снимаете спектр этой лампы на просвет листа. Затем всю вторую строку всю умножаете на К (получаете третью строчку) чтоб на участке 550 цифра совпала с первой строкой (можно выбрать другую длину волны) и разность между первой и третьей строкой даст изменение спектра. Там же в Excel удобно и график построить. Абсолютных цифр так не получить, но картинка будет наглядной.
2016-07-06 добавлено 06/07/2016 00:34:46#2248798

Советник



6069 1979
Москва
6 сек. назад
Дамир184

Что-то у меня другая математика выходит.
Пусть измеренный разложенный по спектру сигнал лампочки U(x), где x - длина волны
Измеренный спектр после листа V(х)
Коэффициент пропускания k(x)
По идее формула должна быть такой:
V(x)=U(x)*k(x)*A, где - А некая константа, не зависящая от спектра и показывающая, что мы могли как-то не совсем одинаково произвести измерения (разные расстояния, немного другой угол и т.д)
Получается что коэффициент пропускания k(x)=V(x)/(U(x)*A)
Т.е. надо не вычитать, а делить. Можете прояснить, почему вы вычитаете?
"A" мы не знаем, поэтому коэфициент пропускания будем знать с точностью до множителя. Хотя можно приблизить его к единице, если все неподвижно закрепить: лампочку, спектрофотометр. Лист - не обязательно.
2016-07-06 добавлено 06/07/2016 01:03:47#2248805
Нравится Дамир184

Советник



6069 1979
Москва
6 сек. назад
artvhm
Но сама функция к(х), особенно для светофильтра из сухого листа, еще будет завесить от интенсивности.

Вот что-то мне поодсказывает, что такой зависимости нет, по крайней мере в разумном диапазоне интенсивностей излучения.
2016-07-06 добавлено 06/07/2016 10:13:05#2248838

Советник



6069 1979
Москва
6 сек. назад
artvhm

Тогда все-таки надо аккуратней формулировать: зависимоть k(x) не от интенсивности источника света, а от его местоположения и геометрии. С этим, конечно, согласен.
2016-07-06 добавлено 06/07/2016 10:46:45#2248850

Аквариум и аквариумные рыбки на АКВА.ру