Caratteristiche dell'energia luminosa, tipi, ottenimento, esempi

IL energia luminosa o luminoso è quello che trasporta la luce, un'onda elettromagnetica. Questa è l'energia che rende visibile il mondo che ci circonda e la sua più grande fonte è il sole, che fa parte dello spettro elettromagnetico, insieme ad altre forme di radiazioni non visibili.

Le onde elettromagnetiche stabiliscono l'interazione con la materia e sono in grado di produrre vari effetti in base all'energia che trasportano. Pertanto, la luce non solo consente di vedere oggetti, ma genera anche cambiamenti nella questione.

Figura 1. Il sole è la principale fonte di energia luminosa della terra. Fonte: Pixabay.

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Caratteristiche dell'energia luminosa

Tra le caratteristiche principali dell'energia della luce ci sono:

-Ha una doppia natura: a livello macroscopico la luce si comporta come un'onda, ma a livello microscopico presenta proprietà delle particelle.

-Viene trasportato da pacchetti o "quanti" di luce chiamati Fotoni. I fotoni mancano di massa e carica elettrica, ma possono interagire con altre particelle come atomi, molecole o elettroni e trasferire slancio.

-Non richiede un mezzo di materiale da diffondere. Puoi farlo nel vuoto alla velocità della luce: c = 3 × 10 ⁸ SM.

-L'energia luminosa dipende dalla frequenza dell'onda. Se denotiamo come E all'energia e F Alla frequenza, l'energia della luce è data da E = H.F Dove H È costante di Planck, il cui valore è 6.625 10^{-3. 4} J • s. Una frequenza maggiore, più energia.

-Come altri tipi di energia, è misurato in Joules (J) nel sistema internazionale di unità se.

-Le lunghezze d'onda della luce visibili sono tra 400 e 700 nanometri. 1 nanometro, abbreviato come nm, equivalente a 1 x 10^-9 M.

-La frequenza e la lunghezza d'onda λ sono correlate da C = λ.F, Perciò E = H.C/λ.

Tipi di energia luminosa

L'energia luminosa può essere classificata in base alla sua fonte in:

-Naturale

-Artificiale

figura 2. Lo spettro visibile delle onde elettromagnetiche è la striscia di colore stretto. Fonte: f. Zapata.

Energia luminosa naturale

La fonte di energia luminosa naturale per eccellenza è il sole. Essendo una stella, il sole ha al centro un reattore nucleare che trasforma l'idrogeno in elio attraverso reazioni che producono immense quantità di energia.

Questa energia esce dal sole sotto forma di luce, calore e altri tipi di radiazioni, emettendo continuamente circa 62.600 chilowatt per ogni metro quadrato di superficie -1 kilowatt equivale a 1000 watt, che a sua volta è pari a 1000 joule/secondo-.

Le piante usano una parte di questa grande quantità di energia per eseguire fotosintesi, L'importante processo che costituisce la base della vita sulla terra. Un'altra fonte di luce naturale, ma con molta meno energia è il Bioluminescenza, Un fenomeno in cui gli organismi viventi producono luce.

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I fulmini e il fuoco sono altre fonti di energia luminosa in natura, i primi non sono controllabili e il secondo ha accompagnato l'umanità dai tempi preistorici.

Energia luminosa artificiale

Per quanto riguarda le fonti artificiali di energia luminosa, richiedono la conversione di altri tipi di energia, come elettrica, chimica o calore, alla luce. In questa categoria, entrano bulbi a incandescenza, il cui filamento estremamente caldo dice addio alla luce. O anche la luce ottenuta attraverso i processi di combustione, come chiamata di una candela.

Una fonte di energia luminosa molto interessante è la laser. Ha molte applicazioni in vari settori che includono medicine, comunicazioni, sicurezza, informatica e tecnologia aerospaziale, tra gli altri.

Figura 3. Una macchina da taglio utilizza un laser per effettuare tagli industriali ad alta precisione. Fonte: Pixabay.

Usi di energia luminosa

L'energia luminosa ci aiuta a comunicare con il mondo che ci circonda, fungendo da trasmettitore di vettori e dati e informando le condizioni del mezzo. Gli antichi greci hanno già usato specchi per inviare segni rudimentali a lunghe distanze.

Quando la televisione guarda, ad esempio, i dati che trasmette, sotto forma di immagini, raggiunge il nostro cervello attraverso il senso della vista, che richiede che l'energia luminosa lasci un'impronta nel nervo ottico.

A proposito, anche per la comunicazione telefonica, l'energia luminosa è importante, attraverso le chiamate fibre ottiche che conducono energia luminosa minimizzando le perdite.

Tutto ciò che sappiamo su oggetti lontani sono le informazioni ricevute attraverso la luce che emettono, analizzate con vari strumenti: telescopi, spettrografi e interferometri.

Il primo aiuto a raccogliere la forma degli oggetti, la loro luminosità - se molti fotoni arrivano nei nostri occhi è un oggetto luminoso - e il suo colore, che dipende dalla lunghezza d'onda.

Dà anche un'idea del suo movimento, perché l'energia dei fotoni che un osservatore rileva è diversa quando la fonte che emette è in movimento. Questo è chiamato effetto Doppler.

Gli spettrografi raccolgono il modo in cui questa luce è distribuita: lo spettro e analizzarla per avere un'idea della composizione dell'oggetto. E con un interferometro puoi distinguere la luce da due fonti, sebbene il telescopio non abbia una risoluzione sufficiente per discernere tra i due.

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L'effetto fotovoltaico

L'energia luminosa emessa dal sole può diventare elettricità grazie all'effetto fotovoltaico, scoperta nel 1839 dallo scienziato francese Alexandre Bequerel (1820-1891), padre di Henri Bequerel, che ha scoperto la radioattività.

Ciò si basa sul fatto che la luce è in grado di produrre una corrente elettrica, illuminando i composti semiconduttori di silicio che contengono impurità di altri elementi. Succede che quando la luce illumina il materiale, trasferisce l'energia che aumenta la mobilità degli elettroni di valenza e quindi aumenta la sua conduzione elettrica.

Ottenimento

Fin dalla sua istituzione, l'umanità ha cercato di controllare tutte le forme di energia, compresa l'energia della luce. Sebbene il sole fornisca una fonte quasi inesauribile di giorno, era sempre necessario.

È possibile ottenere energia luminosa attraverso alcuni processi che sono controllabili in qualche modo:

-La combustione, bruciando una sostanza, viene ossidata, staccando il calore e spesso si illumina durante il processo.

-Incandescenza, quando si riscalda un filamento di tungsteno per esempio, come quelli delle lampadine elettriche.

Figura 4. Le lampadine a incandescenza funzionano passando una corrente elettrica attraverso un filamento di tungsteno. Quando questo emette calore e luce. Fonte: Pixabay.

-Luminescence, in questo effetto la luce si verifica da entusiasmanti determinate sostanze. Alcuni insetti e alghe producono luce, che si chiama Bioluminescenza.

-Elettroluminescenza, ci sono materiali che emettono luce quando sono stimolati da una corrente elettrica.

Con uno di questi metodi, la luce si ottiene direttamente, che ha sempre energia luminosa. Ora, producendo energia luminosa in grandi quantità, è qualcos'altro.

Vantaggi

-L'energia luminosa ha un ruolo particolarmente rilevante nella trasmissione di informazioni.

-L'uso dell'energia luminosa dal sole è gratuito, è anche una fonte quasi inesauribile, come abbiamo detto.

-L'energia luminosa, da sola, non è inquinante (ma alcuni processi per ottenerla possono essere).

-Nei luoghi in cui la luce solare è valida durante tutto l'anno, è possibile generare elettricità con l'effetto fotovoltaico e quindi ridurre la dipendenza dei combustibili fossili.

-Le strutture che utilizzano l'energia luminosa del sole sono facili da mantenere.

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-È necessaria una breve esposizione alla luce solare per l'organismo umano per sintetizzare la vitamina D, essenziale per le ossa sane.

-Senza energia luminosa, le piante non possono effettuare la fotosintesi, che è la base della vita sulla terra.

Svantaggi

-Non è memorabile, a differenza di altri tipi di energia. Ma le celle fotovoltaiche possono essere supportate con batterie per estenderne l'uso.

-In linea di principio, le strutture che fanno uso di energia luminosa sono costose e richiedono anche spazio, nonostante i costi siano scesi nel tempo e miglioramenti. Nuovi materiali e celle fotovoltaiche flessibili sono attualmente testati per ottimizzare l'uso dello spazio.

-L'esposizione prolungata o diretta alla luce solare provoca danni alla pelle e alla vista, ma più di tutti a causa delle radiazioni ultraviolette, che non possiamo vedere.

Esempi di energia luminosa

Durante le sezioni precedenti abbiamo menzionato molti esempi di energia luminosa: luce solare, vele, laser. In particolare ci sono alcuni esempi di energia luminosa molto interessante, a causa di alcuni degli effetti sopra menzionati:

Luce a led

Figura 5. Le luci a LED sono più efficienti che a incandescenza, poiché staccano meno calore ed emettono energia luminosa per un tempo più lungo. Fonte: Pixabay.

Il nome della luce a LED deriva dall'inglese Luce che emette Dode Ed è prodotto passando una corrente elettrica a bassa intensità attraverso un materiale a semiconduttore, che in risposta emette una luce intensa e ad alte prestazioni.

Le lampade a LED durano molto più delle tradizionali lampadine a incandescenza e sono molto più efficienti di queste, in cui quasi tutta l'energia viene trasformata in calore, anziché in luce. Pertanto le luci a LED sono meno inquinanti, sebbene il loro costo sia maggiore di quello delle luci a incandescenza.

Bioluminescenza

Molti esseri viventi sono in grado di convertire l'energia chimica in energia luminosa, attraverso una reazione biochimica all'interno. Insetti, pesci e batteri, tra gli altri, sono in grado di produrre la propria luce.

E lo fanno per diversi motivi: protezione, attirano una coppia, come risorsa per catturare le dighe, per comunicare e ovviamente, per illuminare la strada.

Riferimenti

1. Blair, b. Le basi della luce. Recuperato da: Blair.PHA.Jhu.Edu
2. Energia solare. Effetto fotovoltaico. Recuperato da: energia solare.netto.
3. Tillery, b. 2013. Integrare la scienza.6 °. Edizione. McGraw Hill.
4. Universo oggi. Cos'è l'energia luminosa. Estratto da: UniverseToday.com.
5. Vedantu. Energia luminosa. Recuperato da: Vedantu.com.
6. Wikipedia. Energia luminosa. Recuperato da: è.Wikipedia.org.