/ Photosynthese

Lichtausbeute (Quantenausbeute)

Quantenausbeute als Verhältnis produzierter O₂-Moleküle zu absorbierten Photonen: φ = O2 / Ph.

01 · Eingabe

Lichtausbeute (Quantenausbeute) berechnen

Quantenausbeute als Verhältnis produzierter O₂-Moleküle zu absorbierten Photonen: φ = O2 / Ph.

Lösen für

phi = O2 / Ph

O2 O₂ produziert

mol

Ph Absorbierte Photonen

mol

Worum geht es?

Die Quantenausbeute φ misst, wie effizient absorbiertes Licht in chemische Arbeit umgesetzt wird — konkret: wie viele O₂-Moleküle pro absorbiertem Photon freigesetzt werden. Die Einheit ist mol O₂ pro mol Photonen.

Theoretisch sind mindestens 8 Photonen für 1 O₂-Molekül nötig (Z-Schema mit PS II und PS I), also φ ≤ 0,125. Reale Maximalwerte liegen bei 0,10 – 0,11 mol/mol.

Die Formel

Formel Quantenausbeute

φ = O2 / Ph

Umstellungen:
    O2 = φ · Ph
    Ph = O2 / φ

Die Variablen

Symbol	Bedeutung	Einheit	Erklärung
φ	Quantenausbeute	mol O₂/mol Photonen	O₂ pro absorbiertem Photon.
O2	O₂ produziert	mol	Freigesetzter Sauerstoff.
Ph	Absorbierte Photonen	mol	Absorbierte Lichtquanten.

Minimal-Beispiel

Eine Blattprobe setzt 0,01 mol O₂ frei und absorbiert dabei 0,1 mol Photonen.

Rechnung Beispiel

φ = 0,01 mol / 0,1 mol
  = 0,1 mol O₂/mol Photonen

Praxis-Beispiele

Beispiel 1 — Spinatblatt im Schwachlicht

Ein Spinatblatt produziert 1,2 µmol O₂/s bei einer Absorptionsrate von 12 µmol Photonen/s.

Rechnung Spinat

φ = 1,2 / 12
  = 0,10 mol O₂/mol Photonen

Beispiel 2 — Chlorella-Suspension

Eine Chlorella-Kultur absorbiert 5 · 10⁻³ mol Photonen und produziert 4,5 · 10⁻⁴ mol O₂.

Rechnung Chlorella

φ = 4,5·10⁻⁴ / 5·10⁻³
  = 0,09 mol O₂/mol Photonen

Beispiel 3 — Erwarteter O₂-Ertrag

Mit φ = 0,08 mol/mol werden 0,4 mol Photonen absorbiert. Wie viel O₂ entsteht?

Rechnung O₂-Ertrag

O2 = φ · Ph
   = 0,08 · 0,4
   = 0,032 mol O₂