Charakterystyka energii światła, typy, uzyskiwanie, przykłady

energia światła lub świetliste to ten, który przenosi światło, fala elektromagnetyczna. Jest to energia, która sprawia, że ​​świat wokół nas jest widoczny, a jego największym źródłem jest słońce, tworząc część spektrum elektromagnetycznego, wraz z innymi formami niewidocznego promieniowania.

Fale elektromagnetyczne ustalają interakcję z materią i są w stanie wytwarzać różne efekty według energii, którą noszą. Zatem światło nie tylko pozwala zobaczyć obiekty, ale także generuje zmiany w sprawie.

Rysunek 1. Słońce jest głównym źródłem energii świetlnej ziemi. Źródło: Pixabay.

[TOC]

Charakterystyka energii świetlnej

Wśród głównych cech energii świetlnej są:

-Ma podwójną naturę: na poziomie makroskopowym światło zachowuje się jak fala, ale na poziomie mikroskopowym wykazuje właściwości cząstek.

-Jest transportowany przez pakiety lub „ile” światła nazywało Fotony. Fotony brakuje masy i ładunku elektrycznego, ale mogą oddziaływać z innymi cząstkami, takimi jak atomy, cząsteczki lub elektrony i pęd transferowy.

-Nie wymaga do rozprzestrzeniania się medium materialnego. Możesz to zrobić w próżni z prędkością światła: C = 3 × 10 ⁸ SM.

-Energia światła zależy od częstotliwości fali. Jeśli oznaczamy jak I do energii i F Na częstotliwościach energia światła jest podana przez E = h.F Gdzie H To stała Plancka, której wartość wynosi 6.625 10^{-3. 4} J • s. Większa częstotliwość, więcej energii.

-Podobnie jak inne rodzaje energii, mierzy się w dżule (j) w międzynarodowym systemie jednostek.

-Widzialne długości fali światła wynosi od 400 do 700 nanometrów. 1 nanometr, skrócony jako nm, równoważne 1 x 10^-9 M.

-Częstotliwość i długość fali λ są powiązane przez C = λ.F, W związku z tym E = h.C/λ.

Rodzaje energii świetlnej

Energia świetlna można klasyfikować zgodnie z jej źródłem w:

-Naturalny

-Sztuczny

Rysunek 2. Widoczne widmo fal elektromagnetycznych to wąski kolorowy pasek. Źródło: f. Zapata.

Naturalna energia światła

Naturalne źródło energii, Par Excellence to słońce. Będąc gwiazdą, słońce ma w swoim środku reaktor jądrowy, który przekształca wodór w hel poprzez reakcje, które wytwarzają ogromne ilości energii.

Ta energia wychodzi ze słońca w postaci światła, ciepła i innych rodzajów promieniowania, stale emitując około 62.600 kilowatów dla każdego metra kwadratowego powierzchni -1 kilowatów równa się 1000 watów, co z kolei wynosi 1000 dżuli/sekundę-.

Rośliny wykorzystują część tej dużej ilości energii do przeprowadzenia fotosynteza, Ważny proces, który stanowi podstawę życia na ziemi. Kolejnym naturalnym źródłem światła, ale o wiele mniej energii jest Bioluminescencja, Zjawisko, w którym żywe organizmy wytwarzają światło.

Może ci służyć: paradygmaty badawcze: cechy, metody i techniki

Błyskawica i ogień są innymi źródłami energii światła w przyrodzie, te pierwsze nie są kontrolowane, a drugi towarzyszy ludzkości od czasów prehistorycznych.

Sztuczna energia świetlna

Jeśli chodzi o sztuczne źródła energii świetlnej, wymagają one przekształcenia innych rodzajów energii, takich jak elektryczne, chemia lub ciepło, w świetle. W tej kategorii wchodzą żarówki, których wyjątkowo gorący filament pożegna się światło. Lub także światło uzyskiwane w procesach spalania, jak wezwanie świecy.

Bardzo interesującym świetlistym źródłem energii jest laser. Ma wiele zastosowań w różnych dziedzinach, które obejmują między innymi medycynę, komunikację, bezpieczeństwo, obliczenia i technologię lotniczą.

Rysunek 3. Maszyna do krojenia używa lasera do wykonywania wysoko precyzyjnych cięć przemysłowych. Źródło: Pixabay.

Energia światła

Energia świetlna pomaga nam komunikować się ze światem otaczającym nas, działając jako przewoźnik i nadajnik danych oraz informując o warunkach medium. Starożytni Grecy już używali luster do wysyłania znaków podstawowych na duże odległości.

Kiedy telewizja wygląda na przykład, dane, które nadaje, w postaci obrazów, dociera do naszego mózgu przez wyczucie widzenia, który wymaga, aby energia światła pozostawiła odcisk nerwu wzrokowego.

Nawiasem mówiąc, w przypadku komunikacji telefonicznej energia światła jest również ważna, poprzez połączenia włókna optyczne które przeprowadzają energię światła poprzez minimalizowanie strat.

Wszystko, co wiemy o odległych obiektach, to informacje otrzymane przez emitujące światło, analizowane za pomocą różnych instrumentów: teleskopów, spektrografów i interferometrów.

Pierwszy pomaga zbierać kształt obiektów, ich jasność - jeśli wiele fotonów dotrze do naszych oczu, jest to jasny obiekt - i jego kolor, który zależy od długości fali.

Daje również wyobrażenie o jego ruchu, ponieważ energia fotonów wykrywającej obserwator jest inna, gdy źródło, które go emituje. To się nazywa efekt Dopplera.

Spektrografowie zbierają sposób rozmieszczenia tego światła: spektrum i analizują je, aby mieć pojęcie o składzie obiektu. A za pomocą interferometru możesz odróżnić światło od dwóch źródeł, chociaż teleskop nie ma wystarczającej rozdzielczości, aby rozpoznać między nimi.

Może ci służyć: w jaki sposób mają orbity komet?

Efekt fotowoltaiczny

Energia światła emitowana przez Słońce może stać się elektrycznością dzięki efektowi fotowoltaiczne, odkryte w 1839 r. Przez francuskiego naukowca Alexandre Becquerel (1820–1891), ojciec Henri Becquerel, który odkrył radioaktywność.

Opiera się to na fakcie, że światło jest zdolne do wytwarzania prądu elektrycznego poprzez oświetlenie związków półprzewodników krzemowych, które zawierają zanieczyszczenia innych elementów. Zdarza się, że gdy światło oświetla materiał, przenosi energię, która zwiększa mobilność elektronów walencyjnych, a tym samym zwiększa jego przewodnictwo elektryczne.

Uzyskanie

Od samego początku ludzkość stara się kontrolować wszystkie formy energii, w tym energia światła. Chociaż słońce stanowi prawie niewyczerpane źródło w ciągu dnia, zawsze było to konieczne.

Możliwe jest uzyskanie energii świetlnej poprzez niektóre procesy, które można w jakiś sposób kontrolować:

-Spalanie, przez spalanie substancji, jest utleniane, odłącza ciepło i często światło podczas procesu.

-Nagranie, na przykład podczas ogrzewania żarnika wolframowego, podobnie jak w przypadku żarówek elektrycznych.

Rysunek 4. Żarówki żarowe działają, przekazując prąd elektryczny przez włókno wolframowe. Kiedy to emituje ciepło i światło. Źródło: Pixabay.

-Luminescencja, w tym efekcie światło występuje przez ekscytujące niektóre substancje. Niektóre owady i glony wytwarzają światło, które nazywa się Bioluminescencja.

-Elektroluminescencja, istnieją materiały, które emitują światło, gdy są stymulowane przez prąd elektryczny.

Z dowolną z tych metod światło jest uzyskiwane bezpośrednio, które zawsze ma energię świetlną. Teraz, wytwarzając energię lekką w dużych ilościach, jest to coś innego.

Zalety

-Energia świetlna odgrywa szczególnie istotną rolę w transmisji informacji.

-Wykorzystanie energii światła ze słońca jest wolne, jest to również prawie niewyczerpane źródło, jak powiedzieliśmy.

-Energia światła sama w sobie nie zanieczyszcza (ale niektóre procesy do jej uzyskania mogą być).

-W miejscach, w których światło słoneczne utrzymuje się przez cały rok, możliwe jest wytworzenie energii elektrycznej z efektem fotowoltaicznym, a tym samym zmniejszenie zależności paliw kopalnych.

-Urządzenia, które wykorzystują energię światła słońca, są łatwe w utrzymaniu.

Może ci służyć: protokół badań

-Krótka ekspozycja na światło słoneczne jest konieczne dla ludzkiego organizmu do syntezy witaminy D, niezbędne dla zdrowych kości.

-Bez energii świetlnej rośliny nie mogą przeprowadzić fotosyntezy, która jest podstawą życia na Ziemi.

Niedogodności

-Nie można go przechowywać, w przeciwieństwie do innych rodzajów energii. Ale ogniwa fotowoltaiczne mogą być wspierane przez akumulatory, aby przedłużyć jego użycie.

-Zasadniczo obiekty, które wykorzystują energię lekką, są drogie, a także wymagają przestrzeni, pomimo kosztów z czasem spadły i ulepszenia. Nowe materiały i elastyczne komórki fotowoltaiczne są obecnie testowane w celu optymalizacji wykorzystania przestrzeni.

-Przedłużająca się lub bezpośrednia ekspozycja na światło słoneczne powoduje uszkodzenie skóry i wzroku, ale bardziej niż wszystko z powodu promieniowania ultrafioletowego, którego nie widzimy.

Przykłady energii świetlnej

W poprzednich sekcjach wspomnialiśmy o wielu przykładach energii świetlnej: światło słoneczne, żagle, laser. W szczególności istnieją kilka przykładów bardzo interesującej energii światła, ze względu na niektóre z wyżej wymienionych efektów:

Dioda LED

Rysunek 5. Światła LED są bardziej wydajne niż żarowe, ponieważ odłączają mniej ciepła i emitują energię światła przez dłuższy czas. Źródło: Pixabay.

Nazwa światła LED pochodzi od angielskiego Emitujący światło I jest wytwarzany przez przepuszczenie prądu elektrycznego o niskiej intensywności przez materiał półprzewodnikowy, który w odpowiedzi emituje intensywne i wysokie światło.

Lampy LED trwają znacznie bardziej niż tradycyjne żarówki i są znacznie bardziej wydajne niż te, w których prawie cała energia jest przekształcana w ciepło, zamiast światła. Dlatego światła LED są mniej zanieczyszczające, chociaż ich koszt jest wyższy niż koszt lampy żarowej.

Bioluminescencja

Wiele żywych istot jest w stanie przekształcić energię chemiczną w energię świetlną poprzez reakcję biochemiczną w środku. Owady, ryby i bakterie między innymi są w stanie wytworzyć własne światło.

I robią to z różnych powodów: ochrona, przyciągnij parę, jako zasób do łapania tam, do komunikowania się i oczywiście, aby oświetlić drogę.

Bibliografia

1. Blair, ur. Podstawy światła. Odzyskany z: Blair.PHA.Jhu.Edu
2. Energia słoneczna. Efekt fotowoltaiczny. Odzyskane z: energia słoneczna.internet.
3. Tillery, ur. 2013. Integruj naukę.6th. Wydanie. McGraw Hill.
4. Wszechświat dzisiaj. Co to jest energia światła. Pobrano z: Universetoday.com.
5. Vedantu. Energia światła. Odzyskane z: Vedantu.com.
6. Wikipedia. Energia światła. Odzyskane z: jest.Wikipedia.org.