BANAYAD NA ENERHIYA: MGA KATANGIAN, URI, PAGKUHA, HALIMBAWA - SCIENCE - 2025

Ang ilaw na enerhiya o ilaw ay ang ilaw na nagdadala ng isang electromagnetic wave. Ito ang enerhiya na gumagawa ng mundo sa paligid sa amin na nakikita at ang pangunahing mapagkukunan nito ay ang Araw, na bumubuo ng bahagi ng electromagnetic spectrum, kasama ang iba pang mga anyo ng hindi nakikita na radiation.

Ang mga electromagnetic waves ay nagtatag ng pakikipag-ugnayan sa bagay at may kakayahang makagawa ng iba't ibang mga epekto ayon sa enerhiya na dala nila. Kaya, ang ilaw ay hindi lamang nagbibigay-daan sa mga bagay na makikita, ngunit bumubuo din ng mga pagbabago sa bagay.

Larawan 1. Ang Araw ang pangunahing mapagkukunan ng light energy sa Earth. Pinagmulan: Pixabay.

Mga katangian ng magaan na enerhiya

Kabilang sa mga pangunahing katangian ng light energy ay ang:

-May isang dalawahan na likas na katangian: sa antas ng macroscopic na ilaw ay kumikilos tulad ng isang alon, ngunit sa antas ng mikroskopiko ay nagpapakita ito ng mga katangian ng butil.

-Inilipat ito ng mga pakete o "quanta" ng ilaw na tinatawag na mga photon. Kulang ang mga photon ng masa at de-koryenteng singil, ngunit maaari silang makipag-ugnay sa iba pang mga partikulo tulad ng mga atom, molekula o elektron at ilipat ang momentum sa kanila.

-Hindi ito nangangailangan ng isang materyal na daluyan upang maikalat. Maaari mo itong gawin sa isang vacuum sa bilis ng ilaw: c = 3 × 10 ⁸ m / s.

-Ang ilaw na enerhiya ay nakasalalay sa dalas ng alon. Kung ipinapahiwatig natin ang enerhiya at f bilang dalas bilang E, ang ilaw na enerhiya ay ibinigay ng E = hf kung saan ang patuloy na Planck, na ang halaga ay 6.625 10 ^–34 J • s. Ang mas mataas na dalas, mas maraming enerhiya.

-Katulad ng iba pang mga uri ng enerhiya, sinusukat ito sa Joules (J) sa International System of Units SI.

-Ang mga haba ng haba ng nakikitang ilaw ay nasa pagitan ng 400 at 700 nanometer. Ang 1 nanometro, pinaikling bilang nm, ay katumbas ng 1 x 10 ^-9 m.

-Ang katumpakan at haba ng haba λ ay nauugnay sa c = λ.f, samakatuwid E = hc / λ.

Mga uri ng light energy

Ang magaan na enerhiya ay maaaring maiuri ayon sa pinagmulan nito sa:

-Natural

-Ang artipisyal

Larawan 2. Ang nakikitang light spectrum ng electromagnetic waves ay ang makitid na kulay na banda. Pinagmulan: F. Zapata.

Likas na ilaw na enerhiya

Ang likas na mapagkukunan ng kahusayan ng light energy par ay ang Araw. Ang pagiging isang bituin, ang Araw ay nasa sentro nito isang nuklear na reaktor na nagbabago ng hydrogen sa helium sa pamamagitan ng mga reaksyon na gumagawa ng napakaraming enerhiya.

Ang lakas na ito ay iniiwan ang Linggo sa anyo ng ilaw, init at iba pang mga uri ng radiation, na patuloy na naglalabas ng mga 62,600 kilowatt para sa bawat square meter ng ibabaw -1 kilowatt ay katumbas ng 1000 watts, na siya rin ay katumbas ng 1000 joules / segundo.

Ginagamit ng mga halaman ang ilan sa malaking dami ng enerhiya upang maisagawa ang fotosintesis, ang mahalagang proseso na bumubuo ng batayan ng buhay sa Earth. Ang isa pang mapagkukunan ng likas na ilaw, ngunit may mas kaunting enerhiya, ay ang bioluminescence, isang kababalaghan kung saan ang mga buhay na organismo ay gumagawa ng ilaw.

Ang kidlat at apoy ay iba pang mga mapagkukunan ng ilaw na enerhiya sa kalikasan, ang dating ay hindi makontrol at ang huli ay sumama sa sangkatauhan mula pa noong sinaunang panahon.

Enerhiya ng artipisyal na ilaw

Tulad ng para sa artipisyal na mapagkukunan ng ilaw na enerhiya, nangangailangan sila ng pag-convert ng iba pang mga uri ng enerhiya, tulad ng elektrikal, kemikal o calorific. Ang mga maliwanag na bombilya ay nahuhulog sa kategoryang ito, na ang sobrang init na filament ay nagpapalabas ng ilaw. O kaya din ang ilaw na nakuha sa pamamagitan ng mga proseso ng pagkasunog, tulad ng siga ng isang kandila.

Ang isang napaka-kagiliw-giliw na mapagkukunan ng ilaw na enerhiya ay ang laser. Mayroon itong maraming mga aplikasyon sa iba't ibang larangan kabilang ang gamot, komunikasyon, seguridad, computing, at aerospace na teknolohiya, bukod sa iba pa.

Figure 3. Ang isang makinang paggupit ay gumagamit ng isang laser upang makagawa ng mga pagbawas sa pang-industriya na may mataas na katumpakan. Pinagmulan: Pixabay.

Gumagamit ng light energy

Tinutulungan tayo ng magaan na enerhiya na makipag-usap sa mundo sa paligid natin, na kumikilos bilang isang tagadala at transmiter ng data at nagpapaalam sa amin ng mga kondisyon sa kapaligiran. Ang mga sinaunang Griyego ay gumagamit na ng mga salamin upang magpadala ng mga senyas sa isang masamang paraan sa mga malalayong distansya.

Kapag nanonood tayo ng telebisyon, halimbawa, ang data na inilabas nito, sa anyo ng mga imahe, ay umabot sa ating utak sa pamamagitan ng kamalayan ng paningin, na nangangailangan ng magaan na enerhiya na mag-iwan ng isang imprint sa optic nerve.

Sa pamamagitan ng paraan, para sa enerhiya ng komunikasyon ng ilaw ng ilaw ay mahalaga din, sa pamamagitan ng tinatawag na mga optical fibers na nagsasagawa ng light energy na minamali ang mga pagkalugi.

Ang alam lamang natin tungkol sa malalayong mga bagay ay ang impormasyon na natanggap sa pamamagitan ng ilaw na kanilang inilabas, sinuri gamit ang iba't ibang mga instrumento: teleskopyo, spectrograp, at interferometer.

Ang dating tulong upang mangolekta ng hugis ng mga bagay, ang kanilang ningning - kung maraming mga photon na umaabot sa aming mga mata ito ay isang makintab na bagay - at ang kanilang kulay, na nakasalalay sa haba ng haba.

Nagbibigay din ito ng isang ideya ng paggalaw nito, dahil ang enerhiya ng mga photon na nakita ng isang tagamasid ay naiiba kapag ang mapagkukunan na nagpapalabas nito ay nasa paggalaw. Ito ay tinatawag na Doppler effect.

Kinokolekta ng mga Spectrograph ang paraan na ipinamahagi ang ilaw na ito - ang spectrum - at pag-aralan ito upang makakuha ng isang ideya ng komposisyon ng bagay. At sa isang interferometer, maaari mong makilala ang ilaw mula sa dalawang mapagkukunan, kahit na ang teleskopyo ay walang sapat na resolusyon upang makilala sa pagitan ng dalawa.

Ang epekto ng photovoltaic

Ang magaan na enerhiya na inilabas ng Araw ay maaaring ma-convert sa koryente salamat sa photovoltaic effect, na natuklasan noong 1839 ng Pranses na siyentipiko na si Alexandre Becquerel (1820-1891), ama ni Henri Becquerel, na natuklasan ang radioactivity.

Ito ay batay sa katotohanan na ang ilaw ay may kakayahang makagawa ng isang de-koryenteng kasalukuyang, sa pamamagitan ng pag-iilaw ng mga semiconductor silikon na compound na naglalaman ng mga impurities ng iba pang mga elemento. Ito ay nangyayari na kapag ang ilaw ay nagpapaliwanag ng materyal, naglilipat ito ng enerhiya na pinatataas ang kadaliang kumilos ng mga elektron ng valence, at sa gayon ay pinatataas ang pagpapadaloy ng kuryente.

Pagkuha

Dahil sa pagsisimula nito, sinubukan ng sangkatauhan na kontrolin ang lahat ng mga uri ng enerhiya, kabilang ang magaan na enerhiya. Sa kabila ng katotohanan na ang Araw ay nagbibigay ng halos hindi masasayang mapagkukunan sa oras ng pang-araw, palaging kinakailangan upang makabuo ng ilaw sa ilang paraan upang maprotektahan ang sarili mula sa mga mandaragit at magpatuloy na isinasagawa ang mga gawain na nagsimula sa araw.

Posible upang makakuha ng magaan na enerhiya sa pamamagitan ng ilang mga proseso na maaaring kontrolado sa ilang paraan:

-Combustion, kapag nasusunog ang isang sangkap, nag-oxidize ito, nagbibigay ng init at madalas na ilaw sa panahon ng proseso.

-Incandescence, kapag nagpainit ng isang tungsten filament halimbawa, tulad ng mga electric bombilya.

Larawan 4. Ang maliwanag na bombilya ay gumagana sa pamamagitan ng pagpasa ng isang electric current sa pamamagitan ng isang tungsten filament. Kapag pinainit, naglalabas ito ng init at ilaw. Pinagmulan: Pixabay.

-Luminescence, sa epekto na ito ang ilaw ay ginawa ng kapanapanabik na ilang mga sangkap sa ilang paraan. Ang ilang mga insekto at algae ay gumagawa ng ilaw, na tinatawag na bioluminescence.

-Electroluminescence, may mga materyales na naglalabas ng ilaw kapag pinasigla sila ng isang electric current.

Sa alinman sa mga pamamaraan na ito, ang ilaw ay nakuha nang direkta, na palaging may ilaw na enerhiya. Ngayon, ang paggawa ng magaan na enerhiya sa maraming dami ay iba pa.

Kalamangan

-Ang enerhiya ay may isang partikular na nauugnay na papel sa paghahatid ng impormasyon.

-Ang paggamit ng magaan na enerhiya mula sa Araw ay libre, ito rin ay isang halos hindi masasayang mapagkukunan, tulad ng sinabi namin.

-Light enerhiya, sa pamamagitan ng kanyang sarili, ay hindi polluting (ngunit ang ilang mga proseso upang makuha ito ay maaaring maging).

-Sa mga lugar kung saan dumarami ang sikat ng araw sa buong taon, posible na makabuo ng koryente na may photovoltaic na epekto at sa gayon mabawasan ang pag-asa sa mga fossil fuels.

-Ang mga pasilidad na gumagamit ng light energy ng Araw ay madaling mapanatili.

-Short exposure sa sikat ng araw ay kinakailangan para sa katawan ng tao upang synthesize bitamina D, mahalaga para sa malusog na buto.

-Sabay ng ilaw na enerhiya, ang mga halaman ay hindi maaaring magsagawa ng fotosintesis, na siyang batayan ng buhay sa Earth.

Mga Kakulangan

-Hindi ito storable, hindi katulad ng iba pang mga uri ng enerhiya. Ngunit ang mga photovoltaic cells ay maaaring mai-back ng mga baterya upang mapalawak ang kanilang paggamit.

-Sa prinsipyo, ang mga pasilidad na gumagamit ng magaan na enerhiya ay mahal at nangangailangan din ng puwang, bagaman ang mga gastos ay nabawasan na may oras at pagpapabuti. Ang mga bagong materyales at nababaluktot na mga photovoltaic cells ay kasalukuyang sinusubukan upang ma-optimize ang paggamit ng espasyo.

-Ang matagal o direktang pagkakalantad sa sikat ng araw ay nagdudulot ng pinsala sa balat at paningin, ngunit higit sa lahat dahil sa radiation ng ultraviolet, na hindi natin nakikita.

Mga halimbawa ng light energy

Sa buong nakaraang mga seksyon na nabanggit namin ang maraming mga halimbawa ng light energy: sikat ng araw, kandila, laser. Sa partikular, mayroong ilang mga napaka-kagiliw-giliw na mga halimbawa ng light energy, dahil sa ilan sa mga epekto na nabanggit sa itaas:

Ilaw na LED

Figure 5. Ang mga ilaw ng LED ay mas mahusay kaysa sa maliwanag na maliwanag na ilaw, dahil nagbibigay sila ng mas kaunting init at naglalabas ng ilaw na enerhiya nang mas mahaba. Pinagmulan: Pixabay.

Ang pangalang LED light ay nagmula mula sa English Light Emitting Diode at ginawa sa pamamagitan ng pagpasa ng isang mababang lakas ng kuryente sa pamamagitan ng isang materyal na semiconductor, na bilang tugon ay nagpapalabas ng matindi at mataas na pagganap na ilaw.

Ang mga lampara ng LED ay tumatagal nang mas mahaba kaysa sa tradisyonal na maliwanag na maliwanag na bombilya at mas mahusay kaysa sa tradisyonal na mga bombilya ng maliwanag na maliwanag, kung saan halos lahat ng enerhiya ay nabago sa init, sa halip na ilaw. Iyon ang dahilan kung bakit ang mga ilaw ng LED ay hindi gaanong polusyon, kahit na ang kanilang gastos ay mas mataas kaysa sa mga maliwanag na maliwanag na ilaw.

Bioluminescence

Maraming mga nabubuhay na nilalang ang may kakayahang ma-convert ang enerhiya ng kemikal sa magaan na enerhiya, sa pamamagitan ng isang reaksiyong biochemical sa loob nila. Ang mga insekto, isda at bakterya, bukod sa iba pa, ay may kakayahang gumawa ng kanilang sariling ilaw.

At ginagawa nila ito sa iba't ibang mga kadahilanan: proteksyon, nakakaakit ng asawa, bilang isang mapagkukunan upang mahuli ang biktima, upang makipag-usap at malinaw naman, upang magaan ang daan.

Mga Sanggunian

1. Blair, B. Ang Mga Pangunahing Kaalaman ng Liwanag. Nabawi mula sa: blair.pha.jhu.edu
2. Enerhiyang solar. Epekto ng Photovoltaic. Nabawi mula sa: solar-energia.net.
3. Tillery, B. 2013. Isama ang Agham.6. Edisyon. McGraw Hill.
4. Unibersaryo Ngayon. Ano ang Light Energy. Nabawi mula sa: universetoday.com.
5. Vedantu. Light Energy. Nabawi mula sa: vedantu.com.
6. Wikipedia. Banayad na enerhiya. Nabawi mula sa: es.wikipedia.org.