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

في هذا الموضوع سنتعرف على طاقة الضوء وخصائصها ومصادرها، وسنتعرف على مفهوم الفوتونات وخصائصها، وسنشرح علاقة الطاقة بالضوء.

قوة بصرية

الطاقة الضوئية هي الطاقة التي يتم الحصول عليها من أشعة الشمس في الأضواء التي تأتي منها فيما يسمى الطول الموجي المحدد، وتصل سرعة الضوء إلى 300 ألف كم / ث، مما يدل على أن الأشعة الشمسية تصل إلى الأرض في هذا الوقت. غادر شخص ما في اليوم منذ خسر 10 دقائق.

تتحرك جزيئات الضوء أثناء تحركها بالضغط على أي جسيم آخر، فمثلاً تصطدم الأشعة الشمسية بأوراق الشجرة عند دخولها سطح الأرض، مما يؤدي إلى ارتفاع درجات الحرارة على سطحها.

يمكن أن تؤدي الطاقة الضوئية التي تأتي من الأشعة الشمسية في بعض الأحيان إلى حرق جسم كائن حي بطريقة بسيطة، أو يمكن أن تتسبب هذه الأشعة في تغير لون جلد الإنسان إلى اللون الغامق، أو يمكن أن تسبب ضربة شمس، وهذا أحد من أهم الأقوال المتعلقة بتأثير الطاقة الضوئية على الناس والبيئة.

الطاقة الضوئية لها وحدة قياس محددة. تقيس وحدته الضوء وشدته وطوله الموجي وعلاقته بقدرة الكائنات الحية على رؤيته والتأثر به، أي أن الطول الموجي الذي يتجاوز سبعمائة أو أقل من أربعمائة لا يقاس.

مصدر ضوء للطاقة

هناك العديد من مصادر الطاقة الضوئية ومختلفة جدًا في عدد المصادر منها، وفيما يلي مصادر مختلفة للضوء:

  • مصادر طاقة الضوء الطبيعي

هي 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

وهي مصادر تنتج الضوء بشكل ديناميكي، مثل الكائنات الحية التي تعمل أجسامها على إصدار طاقة ضوئية منها، مثل اليراع وهي حشرة مضيئة، وقنديل البحر.

  • مصادر الطاقة الكهروضوئية الصناعية

إنها الطاقة الضوئية الناتجة عن الصناعات والاختراعات التي وصل إليها العنصر البشري، مثل المصابيح الكهربائية والمصابيح الكهربائية والمصابيح الكهربائية والأجهزة الإلكترونية مثل التلفزيونات والهواتف المحمولة.

شاهد أيضاً: ما هي سرعة الضوء في الثانية؟

طاقة شمسية

تعد الطاقة الشمسية أهم مصدر للطاقة الضوئية، وهي المصدر الأكثر استخدامًا، وتستخدم أشعة الشمس للاستفادة منها في العديد من الاستخدامات، ويتوقع العديد من الخبراء أن تعتمد الدول على الطاقة الشمسية كمصدر. من الطاقة المتجددة بالكامل في نهاية القرن الحادي والعشرين.

أشعة الشمس طبيعية ودائمة ومتوفرة دائمًا ولا تنضب، مثلها مثل الغازات الطبيعية والوقود الأحفوري.

على الرغم من ذلك، فإن الإشعاع الشمسي الذي يصل إلى الأرض يمثل نصف الإشعاع الذي تنتجه بالفعل، و 45٪ منه يمثل الأشعة تحت الحمراء، لذا فإن أشعة الضوء المرئية التي تصل فعليًا إلى الأرض تمثل نسبة صغيرة جدًا من إجمالي الضوء المنبعث منها. هذه..

تُستخدم الطاقة الكهروضوئية التي تولدها الشمس باستخدام ما يُعرف باسم الألواح الشمسية الملتقطة، والتي تحول بعضها إلى كهرباء يمكن استخدامها في العديد من الأغراض المختلفة.

هذه الألواح معتمة للغاية بحيث تمتص معظم الضوء، بينما تعكس كمية صغيرة جدًا منه.

خصائص الضوء

للضوء ثلاث خواص، وتتمثل هذه الخصائص بالنقاط التالية:

  • الخصائص الهندسية

ينتقل الضوء في خط مستقيم مما يجعله ينتشر في المساحات الفارغة بشكل مستقيم وعمودي، ويُعرف اتجاه مساره باسم أشعة الضوء، وهو ما يُعرف بـ “مبدأ فيرمات”.

الذي يقصد به أن يكون أقصر طريق للوصول إليه، ومن المعروف أن أقصر طريق للوصول إليه هو الخطوط المستقيمة، وتعرف خصائصه الهندسية أيضًا بالانعكاس والتشتت والتشتت.

  • خصائص الموجة

هذه خصائص متعلقة بالتداخل والانعراج والاستقطاب والانكسار.

  • خصائص الحرية

هذا هو الحدث عندما تتقاطع أشعة الضوء مع بعضها البعض، بحيث لا يؤثر أحد الشعاع على الآخر، ولكن بدلاً من ذلك ينتقل كل منهما بطريقته الخاصة دون أي تأثير من الآخر.

شاهد أيضاً: طبيعة الضوء ونظرياته المختلفة

ما هي الفوتونات؟

الفوتون هو أصغر وحدة طاقة ضوئية توجد بشكل مستقل. تُعرف هذه الكميات الضوئية أو الكميات الضوئية، ويمكن تعريفها على أنها ترتيب دقيق للإشعاع الكهرومغناطيسي.

يوجد في العديد من أشكال الإشعاع، مثل أشعة جاما، والأشعة السينية، والتي تتميز بطاقة عالية، والأشعة الحمراء، وموجات الراديو، والتي تتميز أيضًا بطاقتها المنخفضة.

وتجدر الإشارة إلى أن سرعة الفوتون تجعله غير قابل للتصحيح، حيث إنه قريب من سرعة الضوء.

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

كما اقترح في هذا الوقت وجود مجموعة من الطاقة المنقسمة أثناء انتقال أشعة الضوء، بعد أن مهد الفيزيائي الألماني “ماكس بلانك” المفهوم السابق في عام 1900 م من خلال توضيح أن الأشعة الحرارية تنبعث وتمتص في الوحدات الموصوفة. بالحرية أو الكمية.

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

لكنها لم تستخدم بشكل عام حتى عام 1926 م، والجدير بالذكر أن كلمة “فوتون” هي كلمة من اليونانية (صور)، والمقصود بها الأضواء.

خواص الفوتونات

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

تمامًا كما الفوتون هو جزيء يدور بمحاوره الدورانية للأمام أو للخلف اعتمادًا على اتجاه الفوتونات إذا كانت متجهة إلى اليمين أو اليسار، وهذه الخاصية هي التي تسمح للضوء بالاستقطاب. هناك العديد من الأجزاء .. الذي يميز الفوتون ويمثل بالنقاط التالية:

  • الفوتون هو جسيم وموجة في نفس الوقت.
  • يتحرك الفوتون بسرعة ثابتة مع مساحة فارغة c = 2.9979 x 10 ^ 8 m / s، والتي تساوي سرعة الضوء.
  • بالنظر إلى أن الفوتون هو جسيم عديم الكتلة، يمكن إنشاؤه والتخلص منه عن طريق تدميره عند امتصاص الحزمة أو انبعاثها.
  • يمكن أن يتفاعل الفوتون مع إلكترون أو جسيم، ومثال على ذلك تأثير كومبتون، حيث يصطدم جسيم من الضوء بذرة مما يتسبب في انبعاث الإلكترون.

انظر أيضًا: ما هو الضوء المادي؟

علاقة الطاقة بالضوء

غالبًا ما يقال أن الضوء يتكون من العديد من الفوتونات المنتشرة في الفراغ، ويمكن تعريف الفوتون بأنه شكل من أشكال الطاقة المشعة.

وهو ما ظهر نتيجة قفزة الإلكترون في الذرة من مستوى عالٍ إلى مستوى منخفض، فيصدر الإلكترون طاقة إشعاعية بموجة معينة، وتكون هذه الموجة على شكل فوتون.

يمكن للإلكترون أن ينتقل من مستوى إلى آخر إذا تعرض لإثارة من الطاقة وأشكالها كالحرارة.

هنا، يمكن رؤية العلاقة بين الطاقة والضوء، لأنه لا يمكن فصلهما، وبدون الطاقة والضوء، لا يمكن للحياة على الأرض أن تستمر، لذلك يتم استخدام الطاقة والضوء معًا، بيولوجيًا وفسيولوجيًا.

في نهاية الموضوع، وبعد أن نعرف الطاقة الضوئية ومصادرها، وبعد أن نتعرف على الخصائص المختلفة للضوء، نتحدث عن أصغر جزء من الطاقة الضوئية يوجد بشكل مستقل، وهو الفوتون.

نتحدث أيضًا عن علاقة الطاقة الضوئية، يجب مشاركة هذا الموضوع على جميع وسائل التواصل الاجتماعي.