СВЕТЛОСНА ЕНЕРГИЈА: КАРАКТЕРИСТИКЕ, ВРСТЕ, ДОБИЈАЊЕ, ПРИМЕРИ - НАУКА - 2025

Светлосна енергија или светлост је светлост која носи електромагнетних таласа. То је енергија која чини свет око нас видљивим, а његов главни извор је Сунце, које чини део електромагнетног спектра, заједно са другим облицима невидљивог зрачења.

Електромагнетни таласи успостављају интеракцију са материјом и способни су да производе различите ефекте у складу са енергијом коју носе. Дакле, светлост не само да омогућава гледање предмета, већ и ствара промене у материји.

Слика 1. Сунце је главни извор светлосне енергије на Земљи. Извор: Пикабаи.

Карактеристике светлосне енергије

Међу главним карактеристикама светлосне енергије су:

-Има двоструку природу: на макроскопском нивоу светлост се понаша попут таласа, али на микроскопском нивоу показује својства честица.

-Превози се пакетима или „квантима“ светлости који се зову фотони. Фотонима недостаје маса и електрични набој, али они могу комуницирати са другим честицама попут атома, молекула или електрона и на њих преносити замах.

-Не треба материјални материјал за ширење. Можете то да урадите у вакууму брзином светлости: ц = 3 × 10 ⁸ м / с.

-Светлећа енергија зависи од фреквенције таласа. Ако енергију и ф означимо фреквенцијом као Е, светлосна енергија је дата Е = хф, где је х Планцкова константа, чија је вредност 6.625 10 ^–34 Ј • с. Што је већа фреквенција, то је и више енергије.

- Као и друге врсте енергије, она се мери у Јоулес (Ј) у Међународном систему јединица СИ.

- Таласне дужине видљиве светлости су између 400 и 700 нанометара. 1 нанометар, скраћено нм, једнак је 1 к 10 ^-9 м.

-Честоћа и таласна дужина λ повезани су ц = λ.ф, дакле Е = хц / λ.

Врсте светлосне енергије

Светлосна енергија се може класификовати према њеном извору у:

-Наравно

-Уметно

Слика 2. Спектар видљивог светла електромагнетних таласа је уско обојени појас. Извор: Ф. Запата.

Природна светлосна енергија

Природни извор светлосне енергије пар екцелленце је Сунце. Будући да је звезда, Сунце у свом центру има нуклеарни реактор који путем реакција које производе огромне количине енергије претвара водоник у хелијум.

Та енергија напушта Сунце у облику светлости, топлоте и других врста зрачења, непрекидно емитујући око 62.600 киловата на сваки квадратни метар површине -1 киловата, што је еквивалент 1000 вата, што је заузврат једнако 1000 џоула / секунди.

Биљке користе нешто од ове велике количине енергије за обављање фотосинтезе, важног процеса који чини основу живота на Земљи. Други извор природне светлости, али са много мање енергије, је биолуминисценција, појава у којој живи организми производе светлост.

Муња и ватра су други извори светлосне енергије у природи, први се не могу контролисати, а други прате човечанство још од праисторијских времена.

Вештачка светлосна енергија

Што се тиче вештачких извора светлосне енергије, оне захтевају претварање других врста енергије, попут електричне, хемијске или калоричне, у светлост. Сијалице са жарном нити спадају у ову категорију, чије изузетно вруће нит не емитује светлост. Или такође светлост која се добија процесима сагоревања, попут пламена свеће.

Веома занимљив извор светлосне енергије је ласер. Има много примена у разним областима, укључујући медицину, комуникације, безбедност, рачунарство и ваздухопловну технологију, између осталог.

Слика 3. Машина за сечење користи ласер за прављење високо прецизних индустријских резова. Извор: Пикабаи.

Употреба светлосне енергије

Светлосна енергија помаже нам да комуницирамо са светом око нас, делујећи као носилац и преносник података и обавештава нас о окружењу. Стари Грци су већ користили огледала за слање сигнала на основни начин на велике удаљености.

Када гледамо телевизију, на пример, подаци које емитују, у облику слика, допире до нашег мозга кроз осећај вида, коме је потребна светлосна енергија да остави траг на оптичком нерву.

Успут, за телефонску комуникацију важна је и светлосна енергија, кроз такозвана оптичка влакна која проводе светлосну енергију, минимизирајући губитке.

Све што знамо о удаљеним објектима су информације примљене путем светлости коју емитују, анализиране различитим инструментима: телескопима, спектрографима и интерферометрима.

Прве помажу у прикупљању облика предмета, њихове осветљености - ако нам много фотона допре до очију то је сјајни предмет - и њихове боје, која зависи од таласне дужине.

Такође даје идеју о његовом кретању, јер је енергија фотона које посматрач детектира различита када је извор који га емитује у покрету. То се назива Доплеров ефекат.

Спектрограми прикупљају начин на који се ова светлост дистрибуира - спектар - и анализирају је како би стекли представу о саставу објекта. А помоћу интерферометра, можете разликовати светлост из два извора, чак и ако телескоп нема довољно резолуције да их разликује.

Фотонапонски ефекат

Светлосна енергија коју емитује Сунце може се претворити у електричну енергију захваљујући фотонапонском ефекту, који је 1839. открио француски научник Алекандре Бецкуерел (1820-1891), отац Хенрија Бецкуерела, који је открио радиоактивност.

Ово се заснива на чињеници да је светлост способна да производи електричну струју, осветљавањем полуводичких силицијумових једињења која садрже нечистоће других елемената. Дешава се да када светлост осветли материјал, он преноси енергију која повећава покретљивост валентних електрона и на тај начин повећава његову електричну проводљивост.

Прибављање

Од свог оснивања, човечанство је настојало да контролише све облике енергије, укључујући и светлосну енергију. Упркос чињеници да Сунце пружа готово непресушан извор у дневним сатима, увек је било потребно произвести светлост на неки начин да се заштити од грабежљиваца и настави да извршава задатке започете током дана.

Могуће је добити светлосну енергију кроз неке процесе који су на неки начин контролисани:

- Сагоревање, када сагорева неку супстанцу, оксидује, одајући топлоту и често светлост током процеса.

-Назаривање, на пример, загревањем волфрамове нити као на пример електричне сијалице.

Слика 4. Жаруље са жарном нити делују пропуштањем електричне струје кроз волфрамову нит. Када се загрева, емитује топлоту и светлост. Извор: Пикабаи.

-Луминисценција, у овом ефекту светлост се ствара побудом одређених супстанци на неки начин. Неки инсекти и алге производе светлост, што се назива биолуминисценција.

-Електролуминесценција, постоје материјали који емитују светлост када их стимулише електрична струја.

Помоћу било које од ових метода светлост се добија директно, која увек има светлосну енергију. Производња светлосне енергије у великим количинама је нешто друго.

Предност

-Светле енергија има посебно релевантну улогу у преносу информација.

- Употреба светлосне енергије са Сунца је бесплатна, а такође је и готово неисцрпни извор, као што смо рекли.

-Светле енергија, сама по себи, не загађује (али неки процеси за добијање могу бити).

-На местима где сунчева светлост обилује током целе године, могуће је производити струју фотонапонским ефектом и на тај начин смањити зависност од фосилних горива.

- Објекти који користе светлосну енергију Сунца се лако одржавају.

-Кратко излагање сунцу је неопходно да људско тело синтетише витамин Д, неопходан за здраве кости.

- Без светлосне енергије, биљке не могу да изврше фотосинтезу, што је основа живота на Земљи.

Недостаци

-Не може се складиштити, за разлику од других врста енергије. Али фотонапонске ћелије могу бити подржане батеријама како би продужили своју употребу.

-У принципу, објекти који користе светлосну енергију су скупи и такође захтевају простор, мада су се трошкови смањивали временом и побољшањима. Нови материјали и флексибилне фотонапонске ћелије тренутно се тестирају како би се оптимизирала употреба простора.

-Дуготрајно или директно излагање сунцу проузрокује оштећења коже и вида, али углавном због ултраљубичастог зрачења, које не можемо видети.

Примери светлосне енергије

Кроз претходна одељка поменули смо многе примере светлосне енергије: сунчеву светлост, свеће, ласере. Конкретно, постоје неки врло занимљиви примери светлосне енергије, због неких горе наведених ефеката:

ЛЕД светло

Слика 5. ЛЕД светла су ефикаснија од жаруља са жарном нити, јер одају мање топлоте и дуже емитују светлосну енергију. Извор: Пикабаи.

Назив ЛЕД светла потиче од енглеске светлосне диоде и настаје пропуштањем електричне струје ниског интензитета кроз полуводички материјал, који као одговор емитује јаку и високу перформансу.

ЛЕД лампе трају много дуже од традиционалних сијалица са жарном нити и много су ефикасније од традиционалних сијалица у којима се скоро сва енергија претвара у топлоту, а не у светлост. Зато ЛЕД светла мање загађују, мада су и њихови трошкови виши од цена сијалица.

Биолуминесценце

Многа жива бића су способна да претворе хемијску енергију у светлосну енергију, путем биохемијске реакције у њима. Инсекти, рибе и бактерије, између осталог, способни су да производе сопствену светлост.

И то раде из различитих разлога: заштита, привлачење партнера, као ресурса за хватање плена, за комуникацију и очигледно да осветли пут.

Референце

1. Блаир, Б. Основе светлости. Опоравак од: блаир.пха.јху.еду
2. Соларна енергија. Фотонапонски ефекат. Опоравак од: солар-енергиа.нет.
3. Тиллери, Б. 2013. Интегриши науку.6. Едитион. МцГрав Хилл.
4. Универзум данас. Шта је светлосна енергија. Опоравак од: универсетодаи.цом.
5. Веданту. Светлосна енергија. Опоравак од: веданту.цом.
6. Википедиа. Светлосна енергија. Опоравак од: ес.википедиа.орг.