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光的反射與水槽的折射原理認識與燈具的選用

2011-03-24

光的反射與水槽的折射原理認識與燈具的選用

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按螢火燈管發光是由管徑360°發射，如從管徑的剖面想象，則仿佛太陽光的圓周發射一般。所以，欲將螢光燈管應用于水槽的照明，勢須將360°發射的螢光燈特性，做向下反射，使其盡可能將光束集中照入水中。如此，方不致造成光源散射與浪費。
因此，水槽燈具的設計，首先考量必需應用光的反射原理。蓋，如所周知，光──是直線前進，且不需要依靠介質；所有的物體表面都可以反射光線。越光滑的表面，越容易反射光線，而凹面可以平行反射光線。甚至，一臺良好的水缸照明燈具，必須基于以上光的反射原理，而有一向下拋物線的反射凹面的設計，使螢光燈管的360°發射的光線蓋可能的皆向下平行反射，而提高照明效率始竟其功。當然，反射凹面的設計良窳及光滑與否，固取決成敗。
除此而外，吾人尤須認知，光的傳播速率（光速）在空氣中是每秒30萬公里，在水中則為225000公里，而由于介質不同，傳播速率會不同，只是，光由空氣向下進入水中因為傳播速度不同，極易產生光的折射現象。因此，水缸照明燈具的設計，光源的正確位置及反射拋光面如何設計使反射及直射的光線均能直接垂直照射于水中以減少光的折射現象，是必要考量的。
由于，一切違反光的傳播常理，諸如斜邊梯形的反射，或入射角與反射角不對等的凹面設計、或反射面粗糙、或反射面過窄、或光源與反射面的設計造成法線與反射線同一……等諸如此類的燈具，均稱不上水缸的照明燈具而流于濫竽充數。
是故，理解各型燈管的特性以及應用方法，勢需搭配合理光的傳播與反射常理的優良燈具，是所為工欲善其事，必先行其器。否則，豈不一切枉然！

又，水草、海水生物完美生態缸，除對光的需求特性外，其等對溫度的要求亦甚嚴格。水草一般對溫度的要求多處于25℃－27℃間（但如雪花草等性冷水草則須需溫18℃－22℃），蓋處于此溫度間其細胞質的循流率活躍，光合作用效率更高；反之，過高或過低的溫度環境，其細胞質的循流率則陷于停滯狀態，更遑言光合作用。
而一般海葵、軟珊瑚等海水生物一如海中環境對水缸要求也多處于25℃－26℃左右，整缸的共生狀況方顯得健康與活潑。所以，此等水缸多配備冷卻機，始為理想。為此，燈具的設計尤需另行考量散熱與低溫的設計，俾不致影響到水缸的水溫。蓋一般水族照明燈具多忽略此項考量，燈罩外殼或塑膠質容易因熱變形或黃變致絕緣危險；或雖采用鋁合金成形，但質不佳及散熱設計不良致未達散熱效果等。此外，多半采用傳統線圈式的安定器，不但耗電（易造成銅損與鐵損8％－10％，36W燈管發光，實際約需48－52W始達額定流明值3250Lm）甚巨，且安定器本身發熱80－105℃于燈具內，易影響光的流明輸出，而容易短期內造成燈管光衰，而使得當初整缸的光量規劃遭致前功盡異。又有的雖采用電子式安定器，但因技術不完善，不但未達省電要求，且仍無法改善過熱問題，同時常出現短期內燈具不亮及過繁維修現象等。只故，燈具設計優良與否是水缸的照明重要課題。
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