潮间带浅水珊瑚的光照强度需求（Light Intensity Requirements of Shallow Tidepoo...

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光的速度是接近每秒30万千米。为了更加精确，我们所定义的光速是光在真空中传播的速度。现实中，光在不同介质中传播会改变速度。光在玻璃中传播的速度比在空气中慢得多，但无论是玻璃还是空气中，其传播速度都比在真空中慢。

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如果我们观察彩虹，从蓝色到红色，就可以理解蓝光(400nm波长)频率高于波长700nm的红光，其它波长的可见光介于两者之间。实际上，蓝光的频率比红光大约快57%(400/700 × 100 = 57.14%)

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3）能量


光是能量的一种形式。根据量子论，所有的能量都以量子或光子的形式存在和传输。因此，能量最小的辐射应该只存在一个光子。

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如果把光子想象成一个带着能量的小球，理解起来会非常容易，尤其是对于水族光照。让我们说的简单些，光是相互不关联的光子沿波动方向传播。可见光是不同波长的光子混合体。光子被各种表面所吸收和反射，当它们被反射到人眼内，形成了带有颜色和亮度的图像。这些光子也能直接被植物和珊瑚吸收进行光合作用。光子的能量被用于光合作用，将二氧化碳转换成糖，这也是珊瑚体内虫黄藻能量的来源。

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电磁辐射的能量存在于光子，以波的形式传播。根据量子论，能量随着光子的频率发生变化。


Energy = Plank's constant × Frequency
E = hν = hc/λ
Where h = Plank's constant is 6.626 × 10-34 joules per second

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能量的单位是焦耳。


随着辐射频率的增强 (波长的缩短)，每个光子的能量都在增加。现在我们可以理解为什么随着深度的增加，红色光会更快快被水吸收了。

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这个基本的等式告诉我们波长、频率和能量及光子之间的关系


例如：一个波长为500纳米的光子的能量是多少？


E = 6.626 × 10-34 × 3.0 × 108/(500 × 10-9)
E = 0.039756 × 10-17 J

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例如：波长为500纳米的光，每焦耳有多少光子？


E = Energy/photon, so to create 1 J of energy we will need N photons.
N × E = 1 joule, hence N = 1/E
N = λ/hc = 25.15 × 1017 photons

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上面的公式表明，500纳米波长的光为了形成1焦耳的能量，需要极大数量的光子。为了避免用这么大的数字运算，我们可以引入摩尔（mole）的概念。1 mole = Avagadro's number = 6.02 × 1023.。那么25.15 × 1017 个光子等于0 .000004177摩尔。这样表示，数字还是太小，所以使用微摩尔表示，1micromole=10-6 mole, 25.15 × 1017 =4.177 微摩尔光子。

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那么瓦特是怎么回事？能量用焦耳计算，瓦特是功率的单位。功率是能量的循环率。1瓦=1焦耳/秒。因此，1瓦的500纳米光线需要25.15 × 1017 个光子每秒，或4.1769微摩尔光子每秒。下图显示了瓦特与各种波长微摩尔光子之间的关系。

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总结


本文提出了一些理解光学的最基本术语。光是能量的一种形式，可以被简单的理解为以波动形式传播的光子流。光子是具有能量的粒子。光和光子的特性可以归结为这三个术语：波长、频率和能量。它们之间有数学逻辑关系。400纳米波长的光子比其他颜色的光能量更多，呈紫色，700纳米波长的光能量更低，呈红色。白光是400-700纳米波长范围内各种光子的综合效果。这个范围是可见光范围，也是光合作用的光线范围。光子本身携带能量，其数量单位一般是微摩。


第二部分我们要讨论光源如何产生光子，产生的光子如何分布，及光谱如何分布。

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“我们知道金卤灯的性能很好，但LED可以做得更好。”--------转帖

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“我们知道金卤灯的性能很好，但LED可以做得更好。”

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在庆祝珊瑚杂志LED专题即将发布的时候，我想利用这个机会分享下Shawn Wilson（在Reefcentral的ID是Mr.Wilson）关于的LED一篇文章。大家可能对他在Reefcentral论坛上，超过300页的长贴（http://www.google.com/url?q=http ... 82VRFJetfsRjpWfg3qg）比较熟悉，Shawn为缸主人Peter安装了1350加仑的巨缸，其中并不是所有东西用金钱都能买到的。目的是为全世界鱼友提供更好的体验。Shawn在本文中道出了这个超棒的水族系统使用LED作为主光源的缘由！

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使用LED作为主光源是我们经过深思熟虑的。我自1979年以来开始进入海水领域，之前有些淡水经验。因此我见证了光源的不断进化，从20w的白炽灯到荧光灯，到水银蒸汽灯再到金卤灯再到节能灯等等。我们尝试过4种不同形式的LED照明，只有一种取得了成功。

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即便在热浪来袭的时候，我们也没有遇到温度问题，始终在80华氏度左右。我们不使用水冷，事实上正准备拆掉它。电费是我们考虑的因素之一，但我们更关注照明的质量和审美要求。Peter的缸使用金卤灯照明时，瓦数是3200，电费为6000美元，但如果有空间，我们还可以增加一倍的照明。使用LED照明的费用大约是一半，但最初的成本费用需要20000美元。金卤灯和LED的成本相比可以省下8000美元。如果我们把金卤灯数量加倍，与LED相比单位消耗为280美元：131美元。通过电费节约来计算成本，需要4年半才能平衡LED灯多出的成本，但我们同时也节省了更换灯泡的费用。每年更换灯泡的成本为每单位242美元，也就是每年2900美元。如果只考虑用节约更换灯泡费用平衡LED多出的成本，则需要2年9个月，所以LED与金卤灯相比，电费方面的节省不是主要的。如果把灯泡和电费的总节约量算在一起，只需20个月就能收回卖灯时多花的成本。你还可以算算镇流器和灯架的寿命限制。

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无论何时，成本都是大家最关心的。Peter也不愚蠢，他最关心的是展示缸，因为换灯可能意味着重新开始。我们来之前，Peter已经购买了价值14000美元的金卤灯。在作出改变之前我们先进行了测试。光线强度没问题，但光柱过分集中，不适合我们的缸。而且颜色很白。虽然我们不是蓝色控，但这个真的太白了，可能会滋生太多的藻类。