9.2: الضوء باعتباره طاقة

نظره عامه

الطاقة اللازمة لإجراء عملية التمثيل الضوئي هي ضوء _ عادةً الإشعاع من الشمس. تسمى الجسيمات الكهرومغناطيسية بالفوتونات وتحمل كمية محددة من الطاقة تعتمد على الطول الموجي. تقع جميع الأطوال الموجية ضمن نطاق يسمى الطيف الكهرومغناطيسي. تقوم النباتات بعملية التمثيل الضوئي باستخدام أطوال موجية تتراوح من ٤٠٠ إلى ٧٠٠ نانومتر. يستخدمون أساساً صبغة تسمى الكلوروفيل a تمتص الضوء الأحمر والأزرق وتعكس الضوء الأخضر وهذا هو سبب ظهور الأوراق باللون الأخضر.

الفوتونات

الفوتون عبارة عن جسيم كهرومغناطيسي منفصل أو حزمة طاقة. إنه دائماً في حالة حركة ويسافر بسرعة الضوء. تتميز الفوتونات بترددها وطولها الموجي وسعتها ، على غرار خصائص الموجة. تنقل الموجات ذات الترددات الأعلى طاقة أكبر ولها أطوال موجية أقصر من الأطوال الموجية الأطول التي تنقل طاقة أقل وترددات أقل. يُعرف نطاق جميع الأطوال الموجية الممكنة بالطيف الكهرومغناطيسي.

طيف امتصاص التمثيل الضوئي

بالنسبة لمعظم الكائنات الحية ، يعتمد التمثيل الضوئي على جزء صغير من الطيف الكهرومغناطيسي ، أي الجزء المرئي الذي يتراوح من ٤٠٠ إلى ٧٠٠ نانومتر ، من الأزرق إلى الأخضر إلى الأحمر. ومع ذلك ، يمكن لعدد قليل من الكائنات الحية إجراء عملية التمثيل الضوئي باستخدام ضوء الأشعة تحت الحمراء.

في النباتات ، تمتص جزيئات الصباغ المختلفة أطوال موجية محددة من الضوء ، مما يمنح كل جزيء طيف امتصاص مميزاً. على سبيل المثال ، الكلوروفيل a _ جزيء الصبغة الأكثر وفرة في الأوراق _ يمتص الضوء الأحمر والأزرق فقط. يعكس الكلوروفيل a الجزء الأخضر من الطيف ، مما يجعل أوراق النبات تبدو خضراء للعين البشرية. تستخدم النباتات أيضاً أصباغاً إضافية لامتصاص الضوء. على سبيل المثال ، لديهم الفيكوسيانين الذي يمتص الضوء البرتقالي والأحمر ، والكاروتين الذي يمتص الأشعة فوق البنفسجية والبنفسجية والأزرق والأخضر والأزرق والأحمر البرتقالي ، والزانثوفيل الذي يمتص الضوء الأزرق والأشعة فوق البنفسجية.

الطاقة للتركيب الضوئي هي الضوء إجمالاًالاشعاع الكهرومغناطيسي من الشمس الذي يتصرّف كجزيئات حزم مميزة من الطاقة تسمّى الفوتونات وتموّج ذلك التذبذب على طول مسار المسافة بين النقطتين المتعاقبتين الطول الموجي المحدد يرتبط بكمية الطاقة التي تحملها الأمواج الأطوال الموجية الطويلة تنقل طاقة أقل من القصيرة ومعدل جميع الأطوال الموجية الممكنة يُعرف بالطيف الكهرومغناطيسي التركيب الضوئي يعتمد على مقطع صغير من هذا الطيف الجزء المرئي الذي يتراوح من 400 إلى 700 نانومتر وهذا يعني من الأزرق إلى الأخضر إلى الأحمر في النباتات جزيئات الأصباغ المختلفة تمتص أطوال موجية معينة من الضوء لتعطي كل جزيء طيف امتصاص خاص على سبيل المثال الكلوروفيل a وهو أكثر جزيئات الأصباغ وفرة في الأوراق يمتص فقط الضوء الأحمر والأزرق مسبّباًانعكاس الأخضر وهكذا يُرى على أنه لون الأوراق