Das Lichtenergie oder leuchtend ist derjenige, der Licht trägt, eine elektromagnetische Welle. Es ist die Energie, die die Welt um uns herum sichtbar macht, und ihre Hauptquelle ist die Sonne, die zusammen mit anderen Formen nicht sichtbarer Strahlung Teil des elektromagnetischen Spektrums ist..
Elektromagnetische Wellen stellen eine Wechselwirkung mit Materie her und können je nach der Energie, die sie tragen, verschiedene Effekte erzeugen. Licht ermöglicht also nicht nur das Sehen von Objekten, sondern erzeugt auch Veränderungen in der Materie..
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Zu den Hauptmerkmalen der Lichtenergie gehören:
-Es hat eine doppelte Natur: Auf makroskopischer Ebene verhält sich Licht wie eine Welle, auf mikroskopischer Ebene zeigt es Partikeleigenschaften.
-Es wird durch Pakete oder "Lichtquanten" transportiert, die genannt werden Photonen. Photonen fehlt es an Masse und elektrischer Ladung, aber sie können mit anderen Teilchen wie Atomen, Molekülen oder Elektronen interagieren und Impulse auf sie übertragen..
-Zum Ausbreiten ist kein materielles Medium erforderlich. Sie können dies im Vakuum mit Lichtgeschwindigkeit tun: c = 3 × 10 8 Frau.
-Die Lichtenergie hängt von der Frequenz der Welle ab. Wenn wir als bezeichnen UND zu Energie und F. Bei der Frequenz ist die Lichtenergie gegeben durch E = hf wo h ist die Plancksche Konstante, deren Wert 6,625 10 beträgt-3. 4 J • s. Je höher die Frequenz, desto mehr Energie.
-Wie andere Energiearten wird sie in Joule (J) im Internationalen Einheitensystem SI gemessen.
-Die Wellenlängen des sichtbaren Lichts liegen zwischen 400 und 700 Nanometer. 1 Nanometer, abgekürzt als nm, entspricht 1 x 10-9 m.
-Frequenz und Wellenlänge λ hängen zusammen mit c = λ.f, So E = h.c / λ.
Lichtenergie kann nach ihrer Quelle klassifiziert werden in:
-natürlich
-Künstlich
Die natürliche Quelle für Lichtenergie schlechthin ist die Sonne. Als Stern hat die Sonne einen Kernreaktor im Zentrum, der Wasserstoff durch Reaktionen, die immense Energiemengen produzieren, in Helium umwandelt..
Diese Energie verlässt die Sonne in Form von Licht, Wärme und anderen Arten von Strahlung und emittiert kontinuierlich etwa 62.600 Kilowatt pro Quadratmeter Oberfläche. -1 Kilowatt entspricht 1000 Watt, was wiederum 1000 Joule / Sekunde entspricht-.
Pflanzen verbrauchen einen Teil dieser großen Energiemenge, um sie auszuführen Photosynthese, der wichtige Prozess, der die Grundlage des Lebens auf der Erde bildet. Eine andere natürliche Lichtquelle, aber mit viel weniger Energie, ist die Biolumineszenz, ein Phänomen, bei dem lebende Organismen Licht produzieren.
Blitz und Feuer sind andere Lichtenergiequellen in der Natur, die ersteren sind nicht kontrollierbar und die letzteren haben die Menschheit seit prähistorischen Zeiten begleitet..
Künstliche Lichtenergiequellen erfordern die Umwandlung anderer Energiearten wie elektrischer, chemischer oder kalorischer Energie in Licht. Glühbirnen fallen in diese Kategorie, deren extrem heißes Filament Licht emittiert. Oder auch das Licht, das durch Verbrennungsprozesse wie die Flamme einer Kerze gewonnen wird.
Eine sehr interessante Quelle für Lichtenergie ist die Sein. Es hat viele Anwendungen in verschiedenen Bereichen, darunter Medizin, Kommunikation, Sicherheit, Computer und Luft- und Raumfahrttechnik..
Lichtenergie hilft uns, mit der Welt um uns herum zu kommunizieren, als Träger und Übermittler von Daten zu fungieren und uns über die Umweltbedingungen zu informieren. Die alten Griechen verwendeten bereits Spiegel, um rudimentär Signale über große Entfernungen zu senden.
Wenn wir zum Beispiel fernsehen, erreichen die Daten, die es in Form von Bildern abgibt, unser Gehirn über den Sehsinn, der Lichtenergie benötigt, um einen Abdruck auf dem Sehnerv zu hinterlassen..
Übrigens ist für die Telefonkommunikation auch Lichtenergie durch Anrufe wichtig optische Fasern die Lichtenergie leiten, um Verluste zu minimieren.
Alles, was wir über entfernte Objekte wissen, sind Informationen, die durch das von ihnen emittierte Licht empfangen und mit verschiedenen Instrumenten analysiert werden: Teleskopen, Spektrographen und Interferometern..
Ersteres hilft dabei, die Form von Objekten, ihre Helligkeit - wenn viele Photonen unsere Augen erreichen, ist es ein glänzendes Objekt - und ihre Farbe, die von der Wellenlänge abhängt, zu erfassen..
Es gibt auch eine Vorstellung von seiner Bewegung, da die Energie der Photonen, die ein Beobachter erfasst, unterschiedlich ist, wenn die Quelle, die sie emittiert, in Bewegung ist. Das nennt man Doppler-Effekt.
Spektrographen erfassen die Art und Weise, wie dieses Licht verteilt wird - das Spektrum - und analysieren es, um eine Vorstellung von der Zusammensetzung des Objekts zu erhalten. Und mit einem Interferometer können Sie Licht von zwei Quellen unterscheiden, auch wenn das Teleskop nicht genügend Auflösung hat, um zwischen beiden zu unterscheiden..
Die von der Sonne emittierte Lichtenergie kann dank des 1839 vom französischen Wissenschaftler Alexandre Becquerel (1820-1891), dem Vater von Henri Becquerel, entdeckten Photovoltaikeffekts, der die Radioaktivität entdeckte, in Elektrizität umgewandelt werden.
Dies beruht auf der Tatsache, dass Licht in der Lage ist, elektrischen Strom zu erzeugen, indem Halbleiter-Siliziumverbindungen beleuchtet werden, die Verunreinigungen anderer Elemente enthalten. Es kommt vor, dass Licht, wenn es das Material beleuchtet, Energie überträgt, die die Beweglichkeit der Valenzelektronen erhöht und somit deren elektrische Leitung erhöht..
Seit ihrer Gründung hat die Menschheit versucht, alle Formen von Energie, einschließlich Lichtenergie, zu kontrollieren. Trotz der Tatsache, dass die Sonne tagsüber eine fast unerschöpfliche Quelle darstellt, war es immer notwendig, Licht zu erzeugen, um sich vor Raubtieren zu schützen und die tagsüber begonnenen Aufgaben weiterhin auszuführen..
Es ist möglich, Lichtenergie durch einige Prozesse zu erhalten, die auf irgendeine Weise steuerbar sind:
-Beim Verbrennen einer Substanz oxidiert diese und gibt dabei Wärme und oft Licht ab.
-Glühlampen, zum Beispiel beim Erhitzen eines Wolframfadens, wie sie in elektrischen Glühbirnen verwendet werden.
-Lumineszenz, in diesem Effekt wird Licht erzeugt, indem bestimmte Substanzen auf irgendeine Weise angeregt werden. Einige Insekten und Algen produzieren Licht, das man nennt Biolumineszenz.
-Elektrolumineszenz gibt es Materialien, die Licht emittieren, wenn sie durch elektrischen Strom angeregt werden.
Bei jeder dieser Methoden wird Licht direkt gewonnen, das immer Lichtenergie hat. Die Erzeugung von Lichtenergie in großen Mengen ist etwas anderes.
-Lichtenergie spielt eine besonders wichtige Rolle bei der Übertragung von Informationen.
-Die Nutzung der Lichtenergie der Sonne ist kostenlos und, wie gesagt, eine nahezu unerschöpfliche Quelle..
-Lichtenergie an sich ist nicht umweltschädlich (aber einige Prozesse, um sie zu erhalten, können es sein).
-An Orten, an denen das ganze Jahr über viel Sonnenlicht vorhanden ist, kann mit Photovoltaikeffekt Strom erzeugt und damit die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen verringert werden.
-Installationen, die Lichtenergie von der Sonne nutzen, sind leicht zu warten.
-Für den menschlichen Körper ist eine kurze Sonneneinstrahlung erforderlich, um Vitamin D zu synthetisieren, das für gesunde Knochen unerlässlich ist.
-Ohne Lichtenergie können Pflanzen keine Photosynthese durchführen, die die Grundlage des Lebens auf der Erde bildet..
-Es ist im Gegensatz zu anderen Arten von Energie nicht speicherbar. Photovoltaikzellen können jedoch durch Batterien gesichert werden, um ihre Verwendung zu erweitern..
-Grundsätzlich sind Einrichtungen, die Lichtenergie nutzen, teuer und benötigen auch Platz. Die Kosten sind jedoch mit der Zeit und den Verbesserungen gesunken. Derzeit werden neue Materialien und flexible Photovoltaikzellen getestet, um die Raumnutzung zu optimieren.
-Längerer oder direkter Sonneneinstrahlung schädigt Haut und Augen, vor allem aber durch ultraviolette Strahlung, die wir nicht sehen können.
In den vorhergehenden Abschnitten haben wir viele Beispiele für Lichtenergie erwähnt: Sonnenlicht, Kerzen, Laser. Insbesondere gibt es einige sehr interessante Beispiele für Lichtenergie aufgrund einiger der oben genannten Effekte:
Der Name des LED-Lichts stammt aus dem Englischen Leuchtdiode und wird erzeugt, indem ein elektrischer Strom geringer Intensität durch ein Halbleitermaterial geleitet wird, das als Antwort intensives Hochleistungslicht emittiert.
LED-Lampen halten viel länger als herkömmliche Glühlampen und sind viel effizienter als herkömmliche Glühlampen, bei denen fast die gesamte Energie in Wärme und nicht in Licht umgewandelt wird. Aus diesem Grund sind LED-Leuchten weniger umweltschädlich, obwohl ihre Kosten höher sind als die von Glühlampen..
Viele Lebewesen sind in der Lage, chemische Energie durch eine biochemische Reaktion in Lichtenergie umzuwandeln. Insekten, Fische und Bakterien können unter anderem ihr eigenes Licht erzeugen.
Und sie tun dies aus verschiedenen Gründen: Schutz, Anziehung eines Partners, als Ressource, um Beute zu fangen, zu kommunizieren und offensichtlich den Weg zu erhellen..
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