اصغر جزء من الطاقة الضوئية يوجد بشكل مستقل يسمى

اصغر جزء من الطاقة الضوئية يوجد بشكل مستقل يسمى

الفوتون

، و

الفوتون

هو جسيم الضوء الذي يعرف بأنه حزمة منفصلة (أو الكم ) من الطاقة الكهرومغناطيسية (أوالضوء) ، وتكون الفوتونات دائمًا في حالة حركة مستمرة في الفراغ ، ولها سرعة ثابتة للضوء . [1]

الخصائص الأساسية للفوتونات

وفقًا لنظرية الفوتون في الضوء ، فإن

الفوتونات

:

تتصرف مثل جسيم وموجة في وقت واحد .
تتحرك بسرعة ثابتة ج = 2.9979 x 10 8 م / ث (أي”سرعة الضوء”) ، في مساحة فارغة .
ليس لديهم كتلة وبقية الطاقة .
تحمل الطاقة والزخم ، والتي ترتبط أيضًا بالتردد والطول الموجي للموجة الكهرومغناطيسية ، كما هو معبر عنه بالمعادلة E = h nu و p = h / lambda .
يمكن تدميرها / إنشائها عند امتصاص / انبعاث الإشعاع .
يمكن أن يكون لها تفاعلات شبيهة بالجسيمات (أي تصادمات) مع الإلكترونات والجسيمات الأخرى ، كما هو الحال في تأثير كومبتون حيث تصطدم جسيمات الضوء بالذرات ، مما يتسبب في إطلاق الإلكترونيات. [1]

تعريف الطاقة الضوئية

يمكن تعريف الضوء على أنه شكل من أشكال الطاقة يحتوي على فوتونات تشبه الجسيمات ذات خصائص موجية ، يمكن أن يؤثر على فسيولوجيا الكائن الحي ، على سبيل المثال ، التمثيل الضوئي، حاسة البصر .
الطاقة الضوئية هي شكل من أشكال الطاقة التي يمكن رؤيتها للعين البشرية بطول موجي محدد يتراوح بين 400-700 نانومتر ، ويشار إليه بالضوء المرئي للطيف الكهرومغناطيسي .
الضوء هو طاقة مشعة ، وهو عبارة عن إشعاع كهرومغناطيسي ينتقل في خط مستقيم ، ويمكن رؤيته بالعين المجردة بطول الموجة المحدد .
الإشعاع الكهرومغناطيسي ، تشرح النظرية الحديثة انبعاث الضوء من حيث مستويات الطاقة الإلكترونية ، وقد تقفز الإلكترونات من مستويات الطاقة العالية إلى الإلكترونات عند مستوى طاقة أقل ، وتعطي طاقة ضوئية .[2]

مما يتكون الضوء

يتكون الضوء من الطاقة .
والضوء نوعان من الطبيعة ، يمكن أن يعمل كجسيم وأيضًا كموجة ،
وهو يتكون أساسًا من جسيمات تسمى فوتونات ، والفوتونات تحمل كمية ثابتة من الطاقة ، ولكن ليس لديها كتلة ، لذلك فإن طاقة الفوتون تعتمد على الطول الموجي ، تمتلك فوتونات الطول الموجي الأطول طاقة أقل .[2]

استخدامات الطاقة الضوئية

الطاقة الضوئية هي شكل من أشكال الإشعاع الكهرومغناطيسي الذي يمكن رؤيته بالعين البشرية ، ولكن هناك أيضًا العديد من الاستخدامات التجارية ، والعلمية للطاقة الضوئية ، وبعضها مذكور أدناه .
طعام ، الضوء هو المصدر الوحيد لتوليد الغذاء لجميع الكائنات الحية ، يعتمد كل كائن حي على الضوء للحصول على طاقته ، وطعامه باستثناء عدد قليل من الكائنات ذات التغذية الكيميائية مثل البكتيريا .
الرؤية ، يستطيع أي كائن حي رؤية الأشياء من حوله بسبب وجود العيون ، لكن هذه قد تكون عديمة الفائدة بدون ضوء ، وتستقبل العيون الصورة عندما يسقط عليها الضوء ، ويتم إرسال المعلومات إلى الدماغ ، ومن ثم نرى الأشياء من حولنا .
الألوان ، العالم كله جميل بسبب الألوان ، وكل هذه الألوان ممكنة بسبب الضوء ، ويتكون الضوء من العديد من الأطياف ، ولكل طيف لون فردي محدد على نطاق واسع. [3]

أنواع الطاقة الضوئية

يمكن تصنيف الطاقة الضوئية إلى عدة أنواع هم :

الضوء المرئي ، يمكن رؤية الضوء المرئي فقط بالعين المجردة ، إنه نوع من الطاقة الكهرومغناطيسية ، والمصدر الرئيسي للضوء المرئي هو الشمس ، ويمكن أيضًا أن ينبعث من الفوانيس ، والمصباح الكهربائي ، والمصابيح الكهربائية ، وما إلى ذلك .
ضوء الأشعة تحت الحمراء ، هو أيضًا نوع من الطاقة الكهرومغناطيسية التي تنبعث منها الحرارة ، ويتم استخدامه لتشغيل التلفزيون بجهاز التحكم عن بعد حيث تنتقل موجات الأشعة تحت الحمراء من جهاز التحكم عن بُعد إلى التلفزيون .
الأشعة السينية والأشعة فوق البنفسجية ، هي موجات ضوئية قصيرة يستخدمها الأطباء لالتقاط صور داخل أجسامنا لاكتشاف الكسور في عظامنا ، حتى أطباء الأسنان يستخدمون الأشعة السينية للتحقق من عمق تسوس الأسنان .[4]

الخصائص الرئيسية للضوء

الشدة ، كثافة الضوء هي معدل انبعاث الطاقة الضوئية من المصدر ، وغالبًا ما يتم التعبير عن القوة بوحدات وات ، ويمكن تعريف الشدة أيضًا على أنها سطوع يتم قياسه بمعدل انبعاث الضوء بوحدة سطح ، أو طاقة لكل وحدة زمنية لكل وحدة مساحة .
التردد ، يُعرَّف تردد الضوء بأنه عدد القمم التي تمر عبر نقطة معينة في الثانية .
الطول الموجي ، يُعرَّف الطول الموجي للضوء على أنه المسافة بين القمتين أو القاع المتتاليين ، وتمر الموجات الضوئية عبر الفراغ بنفس السرعة ، الطول الموجي والتردد مرتبطان معا بعلاقة عكسية ، لأنه كلما زاد التردد كلما كان الطول الموجي أقصر .
الاستقطاب ، الاستقطاب هو عملية يتم فيها تحويل الضوء غير المستقطب إلى ضوء مستقطب بشكل عام ، وتهتز الموجات الضوئية في أكثر من مستوى ، ومن ثم تسمى الضوء غير المستقطب .
المرحلة ، هي نقطة معينة في الفترة الزمنية خلال شكل الموجة الدورية ، وتزداد شدة الضوء عندما تكون الموجات في طور .[4]

وحدات الطاقة الضوئية

يمكن قياس الضوء بعدة وحدات .
يقاس الطول الموجي للضوء في كل من أنجستروم والنانومتر .
يتم قياس تردد الضوء بالهرتز .
تُقاس الطاقة الضوئية بوحدات إلكترون فولت . [4]

مصادر الطاقة الضوئية

بشكل عام تسمى الأشياء التي تنبعث منها ضوء ، بأنها مضيئة بينما تسمى الكائنات التي لا تنبعث منها ضوء ، ولكن يمكن أن تعكس الضوء من مصادر أخرى بأنها غير مضيئة ، هناك العديد من مصادر الطاقة الضوئية التي تم الحصول على بعضها من الطبيعة ، والبعض الآخر ينتج صناعياً ، أو يمكن الحصول عليه من أشكال أخرى من الطاقة ، وفيما يلي بعض مصادر الطاقة الضوئية .

الشمس : وهي المصدر الطبيعي ، وتعتبر أقدم مصدر للطاقة الضوئية ، ضوء الشمس هو مصدر أساسي للعديد من العمليات الطبيعية ، مثل دورة المياه ، والتمثيل الضوئي ، والتعقيم ، والصرف الصحي وما إلى ذلك ، ويتم توليد الطاقة على الشمس بسبب اندماج الهيدروجين ، ويصل ضوء الشمس إلى الكواكب والأجسام الأخرى ، بما في ذلك الأرض .
المصابيح الكهربائية ، هي مصدر صناعي مهم للضوء ، عندما يتدفق تيار كهربائي عبر التنجستن الخيطي المعدني الموجود داخل المصباح فإنه يتوهج بسبب المقاومة ، ويتم تسخين الفتيل ويصدر ضوء .
اللهب ، عند حرق الوقود ، ينتج لهبًا ينبعث منه ضوء ، يستخدم هذا في الأيام السابقة خلال الليالي للرؤية قبل اختراع المصباح الكهربائي ، الأمثلة هي الفوانيس .
الانفجارات ، أثناء انفجار قنبلة قوية ، تتولد الحرارة مع انبعاث الضوء ، أثناء اختبار القنبلة الذرية ، ستضيئ المنطقة بأكملها بضوء شديد . [5]