光エネルギまたは光は電磁波を搬送する光です。それは私たちの周りの世界を可視化するエネルギーであり、その主要な源は太陽であり、電磁スペクトルの一部を形成し、他の形態の非可視の放射線と一緒になっています。
電磁波は物質との相互作用を確立し、それらが運ぶエネルギーに応じてさまざまな効果を生み出すことができます。したがって、光は物体を見ることができるだけでなく、物質に変化をもたらします。
図1.太陽は地球上の主な光エネルギー源です。出典：Pixabay。
光エネルギーの特徴
光エネルギーの主な特徴は次のとおりです。
-それは二重の性質を持っています：巨視的レベルでは光は波のように振る舞いますが、微視的レベルではそれは粒子特性を示します。
-光子と呼ばれる光のパッケージまたは「量子」によって輸送されます。光子には質量と電荷がありませんが、原子、分子、電子などの他の粒子と相互作用して運動量をそれらに伝達する可能性があります。
-それは広がるために物質的な媒体を必要としません。あなたは光の速度で真空でそれを行うことができます：c = 3×10 8 m / s。
-光エネルギーは波の周波数に依存します。エネルギーおよび周波数としてのfをEと表す場合、光エネルギーはE = hfで与えられます。ここで、hはプランク定数で、その値は6.625 10 –34 J•sです。周波数が高いほど、エネルギーが多くなります。
-他の種類のエネルギーと同様に、国際単位系SIのジュール（J）で測定されます。
-可視光の波長は400〜700ナノメートルです。1 nmはnmと略され、1 x 10 -9 mに相当します。
-周波数と波長λはc =λ.fによって関係付けられるため、E = hc /λ。
光エネルギーの種類
光エネルギーは、その発生源に従って次のように分類できます。
-ナチュラル
-人工的な
図2.電磁波の可視光スペクトルは、狭い色の帯です。出典：F. Zapata
自然光エネルギー
卓越した光エネルギーの自然の源は太陽であり、星である太陽は、その中心に、大量のエネルギーを生成する反応を通じて水素をヘリウムに変換する原子炉を持っています。
このエネルギーは、光、熱、およびその他の種類の放射線の形で太陽から放出され、表面1平方メートルあたり約62,600キロワットを連続的に放出します。-1キロワットは、1000ワットに相当します。これは、1000ジュール/秒に相当します。
植物はこの大量のエネルギーの一部を使用して、地球上の生命の基礎を形成する重要なプロセスである光合成を実行します。自然光のもう1つの光源ですが、エネルギーははるかに少なくなりますが、生物発光は生物が光を生成する現象です。
稲妻と火は自然界の他の光エネルギー源であり、前者は制御できず、後者は先史時代から人類を伴ってきました。
人工光エネルギー
光エネルギーの人工源については、電気、化学、熱量などの他のタイプのエネルギーを光に変換する必要があります。白熱電球はこのカテゴリに分類され、非常に高温のフィラメントが光を放出します。または、ろうそくの炎のような燃焼プロセスを通じて得られる光。
非常に興味深い光エネルギー源はレーザーです。医療、通信、セキュリティ、コンピューティング、航空宇宙技術など、さまざまな分野で多くの用途があります。
図3.切断機はレーザーを使用して高精度の工業用切断を行います。出典：Pixabay。
光エネルギーの使用
光エネルギーは、私たちが私たちの周りの世界と通信するのに役立ち、データのキャリアおよび送信者として機能し、環境条件を知らせます。古代ギリシャ人はすでにミラーを使用して、長距離にわたって初歩的な方法で信号を送信していました。
たとえば、テレビを見ると、テレビから放出されるデータが画像の形で視覚を通じて脳に届きます。そのため、視神経に痕跡を残すには光エネルギーが必要です。
ちなみに、電話通信では、光エネルギーを伝達して損失を最小限に抑える、いわゆる光ファイバーを通じて、光エネルギーも重要です。
遠方の物体について私たちが知っているのは、それらが発する光を通して受け取られ、望遠鏡、分光器、干渉計などのさまざまな機器で分析された情報だけです。
前者はオブジェクトの形状、それらの明るさ-多くの光子が私たちの目に到達する場合、それは光沢のあるオブジェクト-と波長に依存するそれらの色を収集するのに役立ちます。
観測者が検出するフォトンのエネルギーは、それを放出するソースが動いているときは異なるため、それはその動きのアイデアも提供します。これはドップラー効果と呼ばれます。
スペクトログラフは、この光の分布方法-スペクトル-を収集し、それを分析して、オブジェクトの構成のアイデアを取得します。また、干渉計を使用すると、望遠鏡に2つの光源を区別するのに十分な解像度がない場合でも、2つの光源からの光を区別できます。
太陽光発電効果
1839年に放射能を発見したアンリベクレルの父であるフランスの科学者アレクサンドルベクレル（1820-1891）によって発見された太陽光発電効果により、太陽から放出される光エネルギーを電気に変換できます。
これは、他の元素の不純物を含む半導体シリコン化合物を照射することにより、光が電流を生成できるという事実に基づいています。光が物質を照らすとき、それは価電子の移動度を増加させるエネルギーを転送し、それによりその電気伝導を増加させることが起こります。
入手
人類はその誕生以来、光エネルギーを含むあらゆる形態のエネルギーを制御しようと努めてきました。太陽は昼間にほとんど無尽蔵の光源を提供するという事実にもかかわらず、捕食者から身を守り、日中に開始されたタスクを実行し続けるためには、常に何らかの方法で光を生成する必要がありました。
いくつかの方法で制御可能ないくつかのプロセスを通じて光エネルギーを得ることが可能です。
-燃焼、物質を燃焼させると、それは酸化し、プロセス中に熱を放出し、しばしば光を放ちます。
-白熱灯、例えば電球のフィラメントのようなタングステンフィラメントを加熱するとき。
図4.白熱電球は、タングステンフィラメントに電流を流すことで機能します。加熱すると熱と光を発します。出典：Pixabay。
-発光、この効果では、光は特定の物質を何らかの方法で励起することによって生成されます。一部の昆虫や藻は、生物発光と呼ばれる光を生成します。
-エレクトロルミネセンス、電流によって刺激されると発光する材料があります。
これらの方法のいずれでも、光は直接得られ、常に光エネルギーを持っています。今、光エネルギーを大量に生産することは別のことです。
利点
-光エネルギーは、情報の伝達において特に重要な役割を果たします。
-太陽からの光エネルギーを使用することは無料であり、私たちが言ったように、それはまたほぼ無尽蔵の源です。
-光エネルギー自体は汚染されていません（しかし、それを取得するためのいくつかのプロセスは汚染される可能性があります）。
・年間を通して太陽光が多い場所では、太陽光発電効果で発電することができ、化石燃料への依存度を低減できます。
・太陽の光エネルギーを利用した設備は維持管理が容易です。
-人体が健康な骨に不可欠なビタミンDを合成するには、日光への短時間の曝露が必要です。
-光エネルギーなしでは、植物は地球上の生命の基礎である光合成を行うことができません。
短所
-他の種類のエネルギーとは異なり、保存できません。しかし、太陽電池はそれらの使用を拡張するためにバッテリーでバックアップすることができます。
・光のエネルギーを利用する施設は、時間の経過や改良によりコストは下がっていますが、原則として高価でスペースも必要です。スペースの使用を最適化するために、新しい材料と柔軟な太陽電池が現在テストされています。
-日光への長時間または直接の露出は、皮膚と視力に損傷を与えますが、主に私たちが見ることができない紫外線のためです。
光エネルギーの例
これまでのセクションでは、太陽光、ろうそく、レーザーなど、光エネルギーの多くの例について述べてきました。特に、上記の効果のいくつかにより、光エネルギーの非常に興味深い例がいくつかあります。
LEDライト
図5. LEDライトは白熱灯よりも効率がよく、熱の放出が少なく、光エネルギーをより長く放出します。出典：Pixabay。
LEDライトの名前は、英語の発光ダイオードに由来し、強度の高い高性能の光を放出する半導体材料に低電流を流すことによって生成されます。
LEDランプは、従来の白熱電球よりも長持ちし、ほとんどすべてのエネルギーが光ではなく熱に変換される従来の白熱電球よりもはるかに効率的です。そのため、LEDライトは汚染が少ないのですが、コストは白熱灯よりも高くなります。
生物発光
多くの生物は、その内部での生化学反応を通じて、化学エネルギーを光エネルギーに変換することができます。昆虫、魚、バクテリアなどは、独自の光を生み出すことができます。
そして、彼らはさまざまな理由でそれを行います：保護、仲間を引き付ける、獲物を捕まえるためのリソースとして、コミュニケーションするため、そして明らかに、道を照らすため。
参考文献
- ブレア、B。光の基本。回収元：blair.pha.jhu.edu
- 太陽光エネルギー。太陽光発電効果。回収元：solar-energia.net。
- Tillery、B。2013。IntegrateScience.6th。版。マグローヒル。
- 今日の宇宙。光エネルギーとは何ですか。から回復：universetoday.com。
- ヴェダントゥ。光エネルギー。から回復：vedantu.com。
- ウィキペディア。光エネルギー。回復元：es.wikipedia.org。