Обмен опытом

ПРОЕКТ "ИСКУССТВЕННОЕ ОСВЕЩЕНИЕ И ФОТОСИНТЕЗ". Автор: Русина Полина, 11 класс, ГБОУ СОШ №80, г. Санкт-Петербург

Автор: Русина Полина, 11 класс, ГБОУ СОШ №80, г. Санкт-Петербург

Научный руководитель: Лозовенко Сергей Владимирович

Местовыполнения: Летняя научно-образовательная школа «Лифт в будущее»

Номинация: Лучший проект или исследование с цифровой лабораторией AFSTM


Введение

Стремительно развивающаяся наука  XXI века оказывает немалое влияние на такую отрасль промышленности, как сельское хозяйство, растениеводство, но, тем не менее, невозможно представить жизнь человека без традиционного выращивания различных растительных культур, органические вещества которых играют важную роль в питании, лечении и прочих областях, затрагивающих жизнь людей. Многие решают содержать собственные теплицы.  Возникает резонный вопрос: как же организовать пространство теплицы; что необходимо  для повышения продуктивности растений?  Прежде чем ответить на эти вопросы, необходимо изучить процессы, происходящие в растении и влияние на него различных факторов. Как известно, именно фотосинтез обеспечивает рост и развитие растения, а свет – необходимая часть процесса фотосинтеза. Таким образом, при создании собственного помещения для выращивания  необходимо уделить большое внимание именно освещению, в теплицах – искусственному свету, но какие лампы использовать? Целью моей работы было – исследовать существующие лампы искусственного света, воздействие их спектров излучения на интенсивность фотосинтеза и создать рекомендации по их применению для выращивания растительных культур в домашних условиях.

Задачи исследования:

  • Измерить и сравнить характеристики различных ламп (освещенность, мощность, спектральный состав света).
  • Провести спектральный анализ хлорофилла.
  • Провести анализ скорости фотосинтеза под воздействием различных ламп.
  • Проанализировать полученные результаты, сделать вывода о эффективности ламп.

Оборудование:

  • (I) Спектрофотометр
  • (II) Датчик содержания кислорода О2
  • (III) Датчик освещенности
  • (IV) Датчик мощности
  • (V) Оптическая скамья
  • (VI) LabQuest2
  • Лампы:
  • (a) накаливания
  • (b) галогенная
  • (c) люминесцентная
  • (d) светодиодная
  • (e) энергосберегающая
  • (f) светодиоды: красный, синий


Методы и опыты, необходимые для проведения исследования:

  1. Анализ литературы по данной теме
  2. Спектральный анализ хлорофилла (изучение его спектра поглощения) при помощи спектрофотометра.
  3. Использование различных датчиков для снятия характеристик ламп
  4. Изучение спектра излучения источников искусственного света.
  5. Наблюдение за изменением интенсивности фотосинтеза под воздействием света различного спектра
  6. Анализ полученных результатов, подведение выводов.

Собирая установку для проведения эксперимента, я уделила внимание такому показателю как расстояние от источника света до датчика освещенности (30 см), чтобы измерить данную характеристику у всех дамп при одинаковых условиях.

Итак, я получила следующие данные:

 

Мощность, W

Освещенность, lx

кВт•ч

Накаливания

40,46

335

0,97

Галогенная

36,54

770

0,87

Люминесцентная

7,1

474

0,17

Энергосберегающая

21,86

770

0,52

Светодиодная

1

770

0,024

Светодиоды: красный, синий

1,4

231

0,033

 

Спектры излучения различных ламп:


Выводы

В результате проведенных исследований и анализов были получены следующие результаты: для искусственного освещения растений наиболее эффективно использование ламп со спектрами излучения преимущественно красного и сине-фиолетового света. Такой свет имеется у соответствующих светодиодов: красного и синего. Использование их выгодны и с экономической точки зрения. Полученные результаты будут проверяться дальнейшими экспериментами, чтобы создать наиболее полную характеристику оборудования и условий, которые необходимо использовать в теплицах.

В ходе выполнения своей исследовательской работы, в которой я использовала датчики Vernier, я научилась таким навыкам, как работа с современным оборудованием, образовательной средой AFSTM, анализ и чтение графиков с LabQuest; применению данного оборудования для изучения процессов, происходящих в растении и при решении необходимых повседневных задач. Я считаю, что данные навыки необходимы любому школьнику в наше время, что объясняет актуальность и практическую значимость моей работы не только с научной точки зрения, но и с образовательной.


Скачать подробное описание проекта

Скачать презентацию проекта

Facebook YouTube Вконтакт Flickr