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5. Basisinformationen
5.1 Quantitative Bewertung von Strahlung/ Licht
Die gesamte elektromagnetische Strahlung,
die auf eine Fläche fällt, wird in der Physik
„Bestrahlungsstärke“ genannt. Sie gibt die
auftreffende Energie pro Zeit und Fläche
oder Leistung pro Fläche an.
Bestrahlungsstärke in Watt
pro Quadratmeter (W/m
2
)
Die physiologische Wirkung der Strahlung
(des Lichtes) auf Augen oder auf die Photo-
synthese von Pflanzen hängt stark von der
Wellenlänge oder – vereinfacht gesagt – von
der Farbe ab. Um Strahlung nach der phy-
siologischen Wirkung zu bewerten, wurden
weitere Größen eingeführt:
• Die photometrische „Beleuchtungsstärke“.
Sie erfasst die Wirkung auf das menschli-
che Auge, d.h. den Helligkeitseindruck ei-
ner beleuchteten Fläche für Menschen. Das
menschliche Auge kann Strahlung im Wel-
len längenbereich von etwa 390 bis 760 nm
erkennen (sichtbare Strahlung, Licht), die
Em pfindlichkeit hängt aber stark von der Far-
be ab. Grün wird am stärksten wahrgenom-
men, rot und blau weit schwächer und ultra-
violett und infrarot gar nicht (Abb. 1. S. 51).
Beleuchtungsstärke in Lux (lx)
(1 Foot Candle = 10,2 lx)
Messung mit Luxmessgeräten
• Die„photosynthetischaktiveStrahlungPAR“
(photosynthetic active radiation). Sie soll
den Anteil an einer Strahlung angeben, der
im für die Photosynthese nutzbaren Wellen-
längenbereich liegt. Der Anteil hängt u.a.
von der Pflanzenart ab. Zudem hat die Ab-
hängigkeit der physiologischen Wirkung von
der Wellenlänge je ein Maximum im violetten
und im roten Bereich (Abb. 1). Vereinfacht
wird die Strahlung im Wellenlängenbereich
zwischen 400 und 700 nm als wirksam an-
gesetzt – also etwa der Bereich des (sicht-
baren) Lichts – ohne eine Gewichtung nach
Wellenlänge.
Photosynthetisch aktive Strahlung PAR in
Watt pro Quadratmeter PAR (W/m
2
PAR).
• Die „photosynthetisch aktive Photonen
stromdichte PPFD“ (Photosynthetically Ac-
tive Photon Flux Density), PPFD oder kurz PFD.
Die Photosynthese erfolgt über die Absorpti-
on von Photonen (Lichtquanten) – für jeden
Elementarprozess ein Photon. Eine Strah-
lung kann als ein Strom von Photonen auf-
gefasst werden. Die Energie eines Photons
hängt von der Wellenlänge ab: Ein „blaues
Photon“ der Wellenlänge von 440 nm besitzt
50 % mehr Energie als ein „rotes Photon“ mit
660 nm. Daher gibt die Photonenstromdich-
te im PAR-Bereich PPFD die physiologische
Wirkung prinzipiell noch besser wieder, als
die photosynthetisch aktive Strahlung PAR
(Abb. 1, S. 51).
Photosynthetisch aktive Photonenstrom-
dichte PPFD in Mikromol pro Quadratmeter
und Sekunde (µmol/m
2
s)
µmol ist ein Zahlenfaktor 1µmol = 6 x 10
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Messung mit einem Quantum-Meter
Umrechnungsfaktoren zwischen den ver-
schiedenen Größen können der Tabelle
(S. 27) entnommen werden. Wegen der
breiten Verteilung der Abhängigkeit des
Sonnenlichtes von der Wellenlänge ändern
sich die Umrechnungsfaktoren zwischen Lux,
W/m
2
PAR und µmol/m
2
s PPFD im Freiland bei
Variation der Lichtverhältnisse – Sonne oder
Schatten – nur wenig, so dass dort in der
Praxis der photosynthetisch wirksame Anteil
an der Strahlung meist bereits mit einem
Luxmessgerät bewertet werden kann.
Technisches Licht besitzt eine andere Wel-
lenlängenverteilung als Tageslicht und als
die Empfindlichkeitsverteilung des mensch-
lichen Auges (Abb. 1, S. 51).
So zeigt ein Luxmessgerät bei Natrium-
oder Quecksilberdampf-Hochdrucklampen
gegenüber Tageslicht bei gleicher photosyn-
thetischer Wirksamkeit etwa 30% bis 50%
höhere Werte an. Erhebliche Unsicherheiten
ergeben sich daher bei Bewertung von
Mischbeleuchtung mit einem Luxmessgerät
– ebenso, wenn ein wesentlicher Einfluss
von Eindeckmaterialien auf die Wellenlän-
genverteilung nicht ausgeschlossen werden
kann. In solchen Fällen ist der Einsatz eines
QUANTUM LIGHT METERs zu empfehlen.