LYSENERGI: EGENSKAPER, TYPER, INNHENTING, EKSEMPLER - VITENSKAP - 2025

Den lysenergi eller lys er lyset som bærer en elektromagnetisk bølge. Det er energien som gjør verden rundt oss synlig, og dens viktigste kilde er Solen, som utgjør en del av det elektromagnetiske spekteret, sammen med andre former for ikke-synlig stråling.

Elektromagnetiske bølger etablerer interaksjon med materie og er i stand til å gi forskjellige effekter i henhold til energien de bærer. Dermed lar lys ikke bare objekter bli sett, men genererer også endringer i materien.

Figur 1. Solen er den viktigste kilden til lysenergi på jorden. Kilde: Pixabay.

Kjennetegn på lysenergi

Blant de viktigste egenskapene til lysenergi er:

-Det har en dobbelt karakter: på makroskopisk nivå oppfører lys seg som en bølge, men på mikroskopisk nivå viser det partikkelegenskaper.

-Den blir transportert med pakker eller "kvanta" av lys kalt fotoner. Fotoner mangler masse og elektrisk ladning, men de kan samhandle med andre partikler som atomer, molekyler eller elektroner og overføre fart til dem.

-Det krever ikke et materiale for å spre seg. Du kan gjøre det i et vakuum med lysets hastighet: c = 3 × 10 ⁸ m / s.

-Lysenergien avhenger av bølgens frekvens. Hvis vi betegner energien og f som frekvensen som E, blir lysenergien gitt av E = hf der h er Plancks konstant, hvis verdi er 6,625 ^10–34 J • s. Jo høyere frekvens, jo mer energi.

-Som andre typer energi, måles den i Joules (J) i International System of Units SI.

-Bølgelengdene til synlig lys er mellom 400 og 700 nanometer. 1 nanometer, forkortet nm, tilsvarer 1 x 10 ^-9 m.

-Frekvens og bølgelengde λ er relatert av c = λ.f, derfor E = hc / λ.

Typer av lysenergi

Lysenergi kan klassifiseres i henhold til kilden i:

-Naturlig

-Kunstig

Figur 2. Det synlige lysspekteret til elektromagnetiske bølger er det smale fargede båndet. Kilde: F. Zapata.

Naturlig lysenergi

Den naturlige kilden til fremragende lysenergi er solen. Solen har en stjerne i sentrum en atomreaktor som omdanner hydrogen til helium gjennom reaksjoner som produserer enorme mengder energi.

Denne energien etterlater solen i form av lys, varme og andre typer stråling, som kontinuerlig avgir cirka 62.600 kilowatt for hver kvadratmeter overflate -1 kilowatt tilsvarer 1000 watt, som igjen tilsvarer 1000 joule / sekund.

Planter bruker noe av denne store mengden energi for å utføre fotosyntesen, den viktige prosessen som danner grunnlaget for livet på jorden. En annen kilde til naturlig lys, men med mye mindre energi, er bioluminescens, et fenomen der levende organismer produserer lys.

Lyn og ild er andre kilder til lysenergi i naturen, førstnevnte er ikke kontrollerbar og sistnevnte har ledsaget menneskeheten siden forhistorisk tid.

Kunstig lysenergi

Når det gjelder kunstige kilder til lysenergi, krever de å konvertere andre typer energi, for eksempel elektrisk, kjemisk eller brennstoff, til lys. Glødepærer faller i denne kategorien, hvis ekstremt varme glødetråd gir lys. Eller også lyset som oppnås gjennom forbrenningsprosesser, som et stearinlys.

En veldig interessant kilde til lysenergi er laseren. Den har mange applikasjoner innen forskjellige felt, inkludert medisin, kommunikasjon, sikkerhet, databehandling og romfartsteknologi, blant andre.

Figur 3. En skjæremaskin bruker en laser for å lage industrielle kutt med høy presisjon. Kilde: Pixabay.

Bruk av lysenergi

Lysenergi hjelper oss med å kommunisere med verden rundt oss, og fungere som bærer og sender av data og informere oss om miljøforhold. De gamle grekere brukte allerede speil for å sende signaler på en rudimentær måte over lange avstander.

Når vi for eksempel ser på TV, når dataene den sender ut, i form av bilder, hjernen vår gjennom synssansen, som krever lysenergi for å etterlate et avtrykk på synsnerven.

For telefonkommunikasjon er lysenergi også viktig, gjennom såkalte optiske fibre som leder lysenergi, og minimerer tap.

Alt vi vet om fjerne objekter er informasjon mottatt gjennom lyset de sender ut, analysert med forskjellige instrumenter: teleskoper, spektrografer og interferometre.

Førstnevnte hjelper til med å samle formen til objekter, deres lysstyrke - hvis mange fotoner når våre øyne er det et skinnende objekt - og deres farge, som avhenger av bølgelengden.

Det gir også en ide om bevegelsen, fordi energien til fotonene som en observatør oppdager er forskjellig når kilden som avgir den er i bevegelse. Dette kalles Doppler-effekten.

Spektrografer samler måten dette lyset distribueres på - spekteret - og analyserer det for å få en ide om gjenstandens sammensetning. Og med et interferometer kan du skille lys fra to kilder, selv om teleskopet ikke har nok oppløsning til å skille mellom de to.

Den fotovoltaiske effekten

Lysenergien som sendes ut av solen, kan konverteres til elektrisitet takket være den fotovoltaiske effekten, oppdaget i 1839 av den franske forskeren Alexandre Becquerel (1820-1891), far til Henri Becquerel, som oppdaget radioaktivitet.

Dette er basert på det faktum at lys er i stand til å produsere en elektrisk strøm, ved å belyse halvledersilisiumforbindelser som inneholder urenheter fra andre elementer. Det hender at når lyset lyser opp materialet, overfører det energi som øker bevegeligheten til valenselektronene, og dermed øker dets elektriske ledning.

Å skaffe

Siden oppstarten har menneskeheten søkt å kontrollere alle former for energi, inkludert lysenergi. Til tross for at Solen gir en nesten uuttømmelig kilde på dagtidstimene, var det alltid nødvendig å produsere lys på noen måte for å beskytte seg mot rovdyr og fortsette å utføre oppgavene som ble startet på dagtid.

Det er mulig å få tak i lysenergi gjennom noen prosesser som er kontrollerbare på noen måte:

-Combustion, når det brenner et stoff, oksiderer det, avgir varme og ofte lys under prosessen.

-Bestemmelse når du for eksempel oppvarmer et wolframtråd, som for elektriske pærer.

Figur 4. Glødepærer fungerer ved å føre en elektrisk strøm gjennom et wolframtråd. Når den varmes opp, avgir den varme og lys. Kilde: Pixabay.

-Luminescens, i denne effekten produseres lys ved å spennende visse stoffer på en eller annen måte. Noen insekter og alger produserer lys, som kalles bioluminescens.

-Elektroluminescens, det er materialer som avgir lys når de stimuleres av en elektrisk strøm.

Med en av disse metodene oppnås lys direkte, som alltid har lysenergi. Nå er det noe annet å produsere lysenergi i store mengder.

Fordel

-Lett energi har en spesielt relevant rolle i overføring av informasjon.

-Bruk av lysenergi fra sola er gratis, og det er også en nesten uuttømmelig kilde, som vi har sagt.

-Lysenergi er i seg selv ikke forurensende (men noen prosesser for å oppnå den kan være).

-På steder der det er mye sollys hele året, er det mulig å generere strøm med den solcelle effekten og dermed redusere avhengigheten av fossile brensler.

-Fasilitetene som benytter seg av solenergien er enkle å vedlikeholde.

-Kort eksponering for sollys er nødvendig for at menneskekroppen kan syntetisere vitamin D, essensielt for sunne bein.

-Uten lysenergi kan planter ikke utføre fotosyntese, som er grunnlaget for livet på jorden.

ulemper

-Den kan ikke lagres, i motsetning til andre typer energi. Men fotovoltaiske celler kan støttes av batterier for å utvide bruken.

- I prinsippet er fasilitetene som bruker lysenergi dyre og krever også plass, selv om kostnadene har sunket med tiden og forbedringene. Nye materialer og fleksible solcelleceller testes for tiden for å optimalisere bruken av plass.

-Den langvarige eller direkte eksponeringen for sollys skader hud og syn, men hovedsakelig på grunn av ultrafiolett stråling, som vi ikke kan se.

Eksempler på lysenergi

Gjennom de foregående seksjonene har vi nevnt mange eksempler på lysenergi: sollys, stearinlys, lasere. Spesielt er det noen veldig interessante eksempler på lysenergi, på grunn av noen av effektene nevnt over:

LED lys

Figur 5. LED-lys er mer effektive enn glødelys, da de gir mindre varme og avgir lysenergi lenger. Kilde: Pixabay.

Navnet på LED-lys stammer fra den engelske lysemitterende dioden og produseres ved å føre en lav intensitet elektrisk strøm gjennom et halvledermateriale, som som svar avgir intens og høyytelseslys.

LED-lamper varer mye lenger enn tradisjonelle glødepærer og er mye mer effektive enn tradisjonelle glødepærer, der nesten all energi blir omdannet til varme i stedet for lys. Derfor er LED-lys mindre forurensende, selv om kostnadene deres er høyere enn for glødelys.

bioluminesens

Mange levende vesener er i stand til å konvertere kjemisk energi til lysenergi, gjennom en biokjemisk reaksjon inni dem. Insekter, fisk og bakterier, blant andre, er i stand til å produsere sitt eget lys.

Og de gjør det av forskjellige grunner: beskyttelse, tiltrekke seg en kamerat, som en ressurs for å fange byttedyr, for å kommunisere og tydeligvis for å tenne på veien.

referanser

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