أصغر جزء من الطاقة الضوئية يوجد بشكل مستقل

حاول العديد من الفيزيائيين مثل نيوتن وهيوجن تحديد مكونات الطاقة الضوئية وخلصوا إلى أن أصغر جزء من الطاقة الضوئية يوجد بشكل مستقل هو الفوتون.

في هذا الموضوع سنتعرف على الطاقة الضوئية وخصائصها ومصادرها، وسنتعرف على مفهوم الفوتونات وخصائصها، وسنشرح العلاقة بين الطاقة والضوء.

الأداء البصري

الطاقة الضوئية هي الطاقة التي يمكن استخلاصها من أشعة الشمس في الأضواء المنبعثة منها بما يسمى الأطوال الموجية المحددة، وتصل سرعة الضوء إلى 300 ألف كم / ث، مما يدل على أن أشعة الشمس التي وصلت إلى الأرض في ذلك الوقت قد تركت غاب عن الشمس لمدة 10 دقائق.

تعمل جزيئات الضوء أثناء تحركها عن طريق الضغط على كل جسيم آخر، على سبيل المثال، تصطدم أشعة الشمس بورقة شجرة عندما تصطدم بسطح الأرض، مما يؤدي إلى ارتفاع درجات الحرارة على سطحها.

يمكن أن تؤدي الطاقة الضوئية التي تأتي من أشعة الشمس في بعض الأحيان إلى حرق جسم كائن حي بسهولة، أو يمكن أن تتسبب هذه الأشعة في تغير لون بشرة الإنسان إلى اللون الداكن، أو يمكن أن تسبب ضربة الشمس، وهذا هو أحد أكثرها أمثال مهمة عن تأثير الطاقة الضوئية على الناس والطبيعة.

تحتوي الطاقة الضوئية على وحدة قياس محددة: تقيس وحدتها الضوء وشدته وطوله الموجي وعلاقته بقدرة الكائن الحي على رؤيته والتأثر به، أي أن الطول الموجي يتجاوز سبعمائة أو أقل من أربعمائة لا يقاس.

مصادر الطاقة الضوئية

هناك العديد من مصادر الضوء وتختلف بشكل كبير في عدد المصادر التي تأتي منها وفيما يلي مصادر الضوء المختلفة:

• مصادر طاقة الضوء الطبيعي

  

إنها مصادر تنتج الضوء بشكل طبيعي دون تدخل بشري أو بيولوجي أو صناعي، مثل الشمس والقمر والنجوم والنار والطاقة الكهربائية الناتجة عن البرق.

• مصادر الطاقة الحيوية

  

إنها مصادر يمكن أن تولد الضوء بشكل ديناميكي، مثل ب- المخلوقات التي تعمل أجسامها على إصدار طاقة ضوئية منها مثل اليراع والحشرة المضيئة وقنديل البحر.

• مصادر الطاقة الكهروضوئية الصناعية

  

إنها الطاقة الضوئية التي تنتج عن صناعات العنصر البشري والاختراعات مثل المصابيح الكهربائية والمصابيح الكهربائية والمصابيح الكهربائية والأجهزة الإلكترونية مثل التلفزيونات والهواتف المحمولة.

شاهد أيضاً: ما هي سرعة الضوء في الثانية؟

طاقة شمسية

الطاقة الشمسية هي المصدر الرئيسي للطاقة الضوئية وتمثل المصدر الأكثر انتشارًا.تستخدم الأشعة القادمة من الشمس في العديد من التطبيقات ويتوقع العديد من الخبراء أن تعتمد الدول على الطاقة الشمسية كمصدر للطاقة المتجددة بالكامل بحلول نهاية القرن الحادي والعشرون. القرن.

أشعة الشمس طبيعية ودائمة ومتوفرة دائمًا ولا تنضب، كما هو الحال مع الغاز الطبيعي والوقود الأحفوري.

على الرغم من ذلك، فإن الإشعاع الشمسي الذي يصل إلى الأرض يمثل نصف الإشعاع الذي تنتجه فعليًا، و 45٪ منه يمثل الأشعة تحت الحمراء، لذا فإن شعاع الضوء المرئي الذي يصل فعليًا إلى الأرض ليس سوى نسبة صغيرة جدًا من إجمالي أشعة الضوء. تنبعث منه يهم. .

يتم تسخير الطاقة الكهروضوئية التي تولدها الشمس باستخدام ما يسمى الألواح الشمسية الملتقطة، والتي تحول جزءًا منها إلى كهرباء يمكن استخدامها للعديد من الأغراض المختلفة.

هذه الألواح غير شفافة للغاية، مما يسمح لها بامتصاص معظم الضوء بينما تعكس القليل جدًا منه.

خصائص الضوء

هناك ثلاث خواص للضوء ويتم عرض هذه الخصائص في النقاط التالية:

• الخصائص الهندسية

  

ينتقل الضوء في خط مستقيم فينتشر بشكل مستقيم ورأسي في أماكن فارغة، ويسمى اتجاه مروره بالأشعة الضوئية، وهو ما يعرف بـ “مبدأ فيرما”.

يُقال أن هذا هو أقصر طريق يمكن الوصول إليه ومن المعروف أن أقصر طريق يمكن الوصول إليه هو الخطوط المستقيمة وتعرف خصائصها الهندسية أيضًا بالانعكاس والانكسار والتشتت.

• خصائص الموجة

  

وهي الخصائص المرتبطة بالتداخل والانعراج والاستقطاب والانكسار.

• خصائص الاستقلال

  

إنها ظاهرة تقاطع أشعة الضوء، بحيث لا يؤثر أحد الشعاع على الآخر، بل ينتشر كل منهما بطريقته الخاصة دون تأثير الآخر.

شاهد أيضاً: طبيعة الضوء ونظرياته المختلفة

ما هي الفوتونات

الفوتون هو أصغر جزء موجود بشكل مستقل من الطاقة الضوئية، والمعروف بالكميات الضوئية أو الكميات الضوئية، ويمكن تعريفه على أنه مصفوفة دقيقة من الإشعاع الكهرومغناطيسي.

إنه موجود في العديد من أشكال الإشعاع مثل أشعة جاما، والأشعة السينية، والتي تتميز بطاقتها العالية، والأشعة الحمراء وموجات الراديو، والتي تتميز أيضًا بطاقتها المنخفضة.

وتجدر الإشارة إلى أن سرعة الفوتون تعني عدم تصحيحه، لأنه قريب من سرعة الضوء.

ظهر مصطلح الفوتون في عام 1905 م كبوزون بين الجسيمات غير الذرية، من خلال تفسير التأثيرات الكهروضوئية من قبل العالم الشهير “ألبرت أينشتاين”.

عندما اقترح في ذلك الوقت وجود مجموعة من الطاقة المشتركة أثناء انتقال الحزمة الضوئية، بعد أن قام الفيزيائي الألماني “ماكس بلانك” في عام 1900 م بتسوية المفهوم السابق من خلال توضيح أن الحزمة الحرارية تنبعث وتمتص في وحدات وفقًا إلى الاستقلال أو الكمية.

تم استخدام مصطلح الفوتون في عام 1923 بعد أن أظهر الفيزيائي الأمريكي المعروف باسم “آرثر إتش كومبتون” طبيعة الجسم للأشعة السينية.

لكنها لم تدخل حيز الاستخدام العام حتى عام 1926 م، ومن الجدير بالذكر أن كلمة “فوتونات” هي كلمة يونانية (صور) تعني الأضواء.

خصائص الفوتون

الفوتون هو جسيم أولي، وعلى الرغم من عدم وجود كتلة له، إلا أنه لا يمكن أن يتحلل من تلقاء نفسه، وهو متعادل كهربائيًا، على الرغم من أنه يمكن توليد طاقة الفوتون عندما يتفاعل مع أي جسيم آخر.

تمامًا كما الفوتون هو جزيء يدور بمحاور الدوران للأمام أو للخلف اعتمادًا على الاتجاه الذي تسير فيه الفوتونات، يمينًا أو يسارًا، وتسمح هذه الخاصية للضوء بالاستقطاب، وهي الخصائص التي تميز الفوتون التي يتم تقديمها في النقاط التالية:

• يحتوي الفوتون على جسيمات وموجات في نفس الوقت.
• يتحرك الفوتون في مساحة فارغة بسرعة ثابتة c = 2.9979 x 10 ^ 8 m / s، وهي سرعة الضوء.
• بالنظر إلى أن الفوتون عبارة عن جسيم عديم الكتلة، فمن الممكن إنشاؤه والقضاء عليه عن طريق تدميره عند امتصاص الحزمة أو انبعاثها.
• يمكن أن يتفاعل الفوتون مع إلكترون أو جسيم، ومثال على ذلك تأثير كومبتون، حيث يصطدم جسيم خفيف مع ذرة، ويطلق الإلكترون.

انظر أيضًا: ما هو الضوء المادي؟

نسبة الطاقة إلى الضوء

غالبًا ما يقال أن الضوء يتكون من العديد من الفوتونات المنتشرة في التجاويف، ويمكن تعريف الفوتون على أنه نوع من الطاقة المشعة.

وهو ناتج عن قفز الإلكترون في الذرة من مستويات عالية إلى مستويات منخفضة، بحيث يصدر الإلكترون طاقة مشعة بموجة معينة، وتكون هذه الموجة على شكل فوتون.

يمكن للإلكترون أن ينتقل من مستوى إلى آخر عندما يتعرض للإثارة بالطاقة وأشكالها كالحرارة.

هذا هو المكان الذي تظهر فيه العلاقة بين الطاقة والضوء حيث لا يمكن فصلهما وبدون الطاقة والضوء لن تستمر الحياة على الأرض، لذلك يتم استخدام الطاقة والضوء معًا بيولوجيًا وفسيولوجيًا.

في نهاية الموضوع وبعد التعرف على الطاقة الضوئية ومصادرها وخصائص الضوء المختلفة، تحدثنا عن أصغر جزء من الطاقة الضوئية يوجد بشكل مستقل وهو الفوتون.

تحدثنا أيضًا عن علاقة الطاقة والضوء، ما عليك سوى مشاركة هذا الموضوع على جميع وسائل التواصل الاجتماعي.