LYSENERGI: EGENSKABER, TYPER, OPNÅELSE, EKSEMPLER - VIDENSKAB - 2025

Den lysenergi eller lys er lyset, som bærer en elektromagnetisk bølge. Det er energien, der gør verden omkring os synlig, og dens vigtigste kilde er Solen, der udgør en del af det elektromagnetiske spektrum sammen med andre former for ikke-synlig stråling.

Elektromagnetiske bølger skaber interaktion med stof og er i stand til at producere forskellige effekter i henhold til den energi, de bærer. Således tillader lys ikke kun objekter at blive set, men genererer også ændringer i stof.

Figur 1. Solen er den vigtigste kilde til lysenergi på Jorden. Kilde: Pixabay.

Karakteristika for lysenergi

Blandt de vigtigste egenskaber ved lysenergi er:

-Det har en dobbelt karakter: på det makroskopiske niveau opfører lys sig som en bølge, men på det mikroskopiske niveau udviser det partikelegenskaber.

-Den transporteres med pakker eller "kvanta" af lys kaldet fotoner. Fotoner mangler masse og elektrisk ladning, men de kan interagere med andre partikler såsom atomer, molekyler eller elektroner og overføre momentum til dem.

-Det kræver ikke et materielt medium for at sprede. Du kan gøre det i et vakuum ved lysets hastighed: c = 3 × 10 ⁸ m / s.

-Lysenergien afhænger af bølgens frekvens. Hvis vi betegne den energi og f som frekvensen som E, lysenergi afgivet E = hf hvor h er Plancks konstant, hvis værdi er 6,625 10 ^-34 J • s. Jo højere frekvens, jo mere energi.

-Som andre typer energi, måles det i Joules (J) i det internationale system af enheder SI.

-Bølgelængderne af synligt lys er mellem 400 og 700 nanometer. 1 nanometer, forkortet til nm, svarer til 1 x ^10-9 m.

-Frekvens og bølgelængde λ er relateret af c = λ.f, derfor E = hc / λ.

Typer af lysenergi

Lysenergi kan klassificeres efter dens kilde i:

-Naturlig

-Kunstig

Figur 2. Det synlige lysspektrum for elektromagnetiske bølger er det smalle farvede bånd. Kilde: F. Zapata.

Naturlig lysenergi

Den naturlige kilde til fremragende lysenergi er Solen. Solen har en stjerne i centrum af en atomreaktor, der omdanner brint til helium gennem reaktioner, der producerer enorme mængder energi.

Denne energi efterlader solen i form af lys, varme og andre typer af stråling, som kontinuerligt udsender ca. 62.600 kilowatt for hver kvadratmeter overflade -1 kilowatt svarer til 1000 watt, hvilket igen er lig med 1000 joule / sekund.

Planter bruger noget af denne store mængde energi til at udføre fotosyntesen, den vigtige proces, der danner grundlaget for livet på Jorden. En anden kilde til naturligt lys, men med meget mindre energi, er bioluminescens, et fænomen, hvor levende organismer producerer lys.

Lyn og ild er andre kilder til lysenergi i naturen, førstnævnte er ikke kontrollerbare, og sidstnævnte har ledsaget menneskeheden siden forhistorisk tid.

Kunstig lysenergi

Hvad angår kunstige kilder til lysenergi, kræver de, at andre typer energi, såsom elektrisk, kemisk eller brændstof, omdannes til lys. Glødepærer falder ind under denne kategori, hvis ekstremt varme glødetråd udsender lys. Eller også det lys, der opnås gennem forbrændingsprocesser, som et stearinlys flamme.

En meget interessant kilde til lysenergi er laseren. Det har mange applikationer inden for forskellige områder, herunder medicin, kommunikation, sikkerhed, computing og rumfartsteknologi, blandt andre.

Figur 3. En skæremaskine bruger en laser til at fremstille industrisnit med høj præcision. Kilde: Pixabay.

Brug af lysenergi

Lysenergi hjælper os med at kommunikere med verdenen omkring os og fungerer som en bærer og sender af data og informerer os om miljøforhold. De gamle grækere brugte allerede spejle til at sende signaler på en rudimentær måde over lange afstande.

Når vi for eksempel ser tv, når de data, de udsender, i form af billeder, vores hjerne gennem synssansen, som kræver lysenergi for at efterlade et aftryk på synsnerven.

For telefonkommunikation er lysenergi også vigtig gennem såkaldte optiske fibre, der leder lysenergi, hvilket minimerer tab.

Alt, hvad vi ved om fjerne objekter, er information modtaget gennem det lys, de udsender, analyseret med forskellige instrumenter: teleskoper, spektrografer og interferometre.

Førstnævnte hjælper med at indsamle objekter form, deres lysstyrke - hvis mange fotoner når vores øjne er det et skinnende objekt - og deres farve, der afhænger af bølgelængden.

Det giver også en idé om dens bevægelse, fordi energien i fotonerne, som en observatør registrerer, er forskellig, når kilden, der udsender den, er i bevægelse. Dette kaldes Doppler-effekten.

Spektrografer samler den måde, dette lys distribueres på - spektret - og analyserer det for at få en idé om genstandens sammensætning. Og med et interferometer kan du skelne lys fra to kilder, selvom teleskopet ikke har tilstrækkelig opløsning til at skelne mellem de to.

Den fotovoltaiske virkning

Den solenergi, der udsendes fra Solen, kan omdannes til elektricitet takket være den fotovoltaiske virkning, opdaget i 1839 af den franske videnskabsmand Alexandre Becquerel (1820-1891), far til Henri Becquerel, der opdagede radioaktivitet.

Dette er baseret på det faktum, at lys er i stand til at producere en elektrisk strøm ved at belyse halvleder-siliciumforbindelser, der indeholder urenheder fra andre elementer. Det sker, at når lyset oplyser materialet, overfører det energi, der øger mobiliteten af ​​valenselektronerne, og dermed øger dets elektriske ledning.

Indhentning

Siden starten har menneskeheden forsøgt at kontrollere alle former for energi, inklusive lysenergi. På trods af det faktum, at solen leverer en næsten uudtømmelig kilde i dagtimerne, var det altid nødvendigt at producere lys på en eller anden måde for at beskytte sig mod rovdyr og fortsætte med at udføre de opgaver, der blev startet i løbet af dagen.

Det er muligt at få lysenergi gennem nogle processer, der kan kontrolleres på en eller anden måde:

-Forbrænding, når det brænder et stof, oxiderer det, afgiver varme og ofte lys under processen.

-Farve, når man for eksempel opvarmer et wolframtråd, som elektriske pærer.

Figur 4. Glødepærer fungerer ved at føre en elektrisk strøm gennem et wolframtråd. Når den opvarmes afgiver den varme og lys. Kilde: Pixabay.

-Luminescens, i denne virkning produceres lys ved at spænde visse stoffer på en eller anden måde. Nogle insekter og alger producerer lys, der kaldes bioluminescens.

-Elektroluminescens, der er materialer, der udsender lys, når de stimuleres af en elektrisk strøm.

Ved en af ​​disse metoder opnås lys direkte, som altid har lysenergi. Nu er det noget andet at producere lysenergi i store mængder.

Fordel

-Lysenergi har en særlig relevant rolle i transmission af information.

-Brug af lysenergi fra solen er gratis, og det er også en næsten uudtømmelig kilde, som vi har sagt.

-Lysenergi er i sig selv ikke forurenende (men nogle processer for at opnå den kan være).

-I steder, hvor sollys bugner hele året, er det muligt at generere elektricitet med den fotovoltaiske effekt og dermed reducere afhængigheden af ​​fossile brændstoffer.

-Faciliteterne, der bruger solens lysenergi, er lette at vedligeholde.

-Kort eksponering for sollys er nødvendigt for at menneskekroppen kan syntetisere D-vitamin, der er vigtigt for sunde knogler.

-Uden lysenergi kan planter ikke udføre fotosyntesen, som er grundlaget for livet på Jorden.

Ulemper

-Den kan ikke opbevares i modsætning til andre typer energi. Men fotovoltaiske celler kan bakkes op af batterier for at udvide brugen af ​​dem.

-Faciliteterne, der bruger lysenergi, er i princippet dyre og kræver også plads, skønt omkostningerne er faldet med tiden og forbedringerne. Nye materialer og fleksible fotovoltaiske celler testes i øjeblikket for at optimere brugen af ​​plads.

-Den langvarige eller direkte eksponering for sollys skader hud og syn, men hovedsageligt på grund af ultraviolet stråling, som vi ikke kan se.

Eksempler på lysenergi

Gennem de foregående sektioner har vi nævnt mange eksempler på lysenergi: sollys, stearinlys, lasere. Der er især nogle meget interessante eksempler på lysenergi på grund af nogle af de ovennævnte effekter:

Led lys

Figur 5. LED-lys er mere effektive end glødelamper, da de afgiver mindre varme og udsender lysenergi længere. Kilde: Pixabay.

Navnet på LED-lys stammer fra den engelske lysemitterende diode og produceres ved at føre en lav intensitet elektrisk strøm gennem et halvledermateriale, som som svar udsender intens og højtydende lys.

LED-lamper holder meget længere end traditionelle glødepærer og er meget mere effektive end traditionelle glødepærer, hvor næsten al energi omdannes til varme snarere end lys. Derfor er LED-lys mindre forurenende, selvom deres omkostninger er højere end for glødelampe.

bioluminescens

Mange levende væsener er i stand til at konvertere kemisk energi til lysenergi gennem en biokemisk reaktion inde i dem. Insekter, fisk og bakterier, blandt andre, er i stand til at producere deres eget lys.

Og de gør det af forskellige grunde: beskyttelse, tiltrækning af en makker, som en ressource til at fange byttedyr, til at kommunikere og åbenlyst at tænde vejen.

Referencer

1. Blair, B. Grundlæggende om lys. Gendannes fra: blair.pha.jhu.edu
2. Solenergi. Fotovoltaisk effekt. Gendannes fra: solar-energia.net.
3. Tillery, B. 2013. Integrate Science.6th. Edition. McGraw Hill.
4. Universum i dag. Hvad er lysenergi. Gendannes fra: universetoday.com.
5. Vedantu. Lysenergi. Gendannes fra: vedantu.com.
6. Wikipedia. Lysenergi. Gendannet fra: es.wikipedia.org.