تم النشر اليوم 2024-04-16 | ما الرابط بين الضوء والطاقة؟ بحث عن أهم الخصائص والصفات

ما هو الضوء؟ وما هي الطاقة؟

الضوء والطاقة مرتبطان، فالطاقة الضوئية تعتبر من مصادر الطاقة المتجددة النظيفة صديقة البيئة، فالضوء لا يمكن الاستغناء عنه في أي وقت في حياتنا اليومية لذلك كانت النار من أهم ما عرفه الإنسان في القدم واهتدى بها في وقت غياب الشمس.فالضوء أساسي للرؤية فبدونه لا يمكن أن نرى الأشياء المحيطة بنا، فالضوء عبارة عن شعاع كهرومغناطيسي يسقط على الأشياء ثم تنعكس الى أعيننا فنراها.الشمس من أساسيات الحياة وهي المصدر الرئيسي للضوء، فالنبات يعتمد على الضوء لصناعة غذائه وبدونه يموت، ولا توجد حياة لاعتمادنا على النبات كغذاء أساسي للإنسان والحيوان.عندما توصل الإنسان إلى للنار واهتدى بها ليلاً وقت غياب الشمس، فكر العلماء في ابتكارات لعمل مصادر للإضاءة وقت الليل فبدأ باستخدام الشمع في الإضاءة ثم استخدم مصابيح الكيروسين أو الزيت ثم اخترع المصباح الكهربائي.

ما هو التأثير الكهروضوئي؟

انبعاث الكترونات تسمى فوتو الكترونات من سطح الفلز عند سقوط ضوء على سطح بتردد مساوٍ لتردد الفوتون أو أعلى منه ولا ينطلق الفوتون إلكترون إذا كان الضوء الساقط ذا تردد أقل من التردد اللازم لإطلاق الفوتون.فقد توصل أينشتاين أن للضوء طبيعة ثنائية فهو له خواص موجية وخواص مادية أو جسمية، كما عرف أن حزمة أشعة من الطاقة باسم الفوتونات.الفوتون هو جسم لا كتلة له لكنه يحمل كم من الطاقة.فالضوء مكون من فوتونات منطلقة، وعرفها العلماء بأنها: “نوع من أنواع الطاقة حيث ينتقل الإلكترون في الذرة من مستوى أعلى إلى مستوى أقل ويطلق طاقة إشعاعية على شكل الفوتونات”، لذلك فالعلاقة بين الضوء والطاقة متواجدة ولا حياة بدونهما، وهما وجهان لعملة واحدة.

بعض مميزات الضوء التي فسرها العلماء

“إذا تقاطع شعاعين من الضوء، فلا يؤثر أي منها في الآخر يسير كل شعاع في مساره”.“تختلف سرعة الضوء حسب الوسط الذي يمر فيه”.“انعكاس الضوء يكون منتظماً إذا سقط على سطح أملس، ولكنه يكون غير منتظم إذا سقط على أسطح خشنة.”“الضوء يعد شكل من أشكال الطاقة، فهو طاقة مرئية لعين الانسان ويسمى الإشعاع الكهرو مغناطيسي، وينحصر الضوء المرئي بين الأشعة تحت الحمراء والأشعة الفوق بنفسجية بين الطول الموجي ٤٠٠ – ٧٠٠ نانومتر”.من أمثلة الإشعاع الكهرو مغناطيسي: الأشعة السينية وموجات الراديو وأشعة ميكروويف.

صفات وخصائص الضوء

بعد خلاف العلماء على طبيعة الضوء تبين في القرن العشرين أن الضوء يحمل صفات مركبة بين الجسيمات والموجات وله صفات أخرى مثل:
انعكاس الضوء
الضوء يسير في خط مستقيم، ويتم انعكاس الضوء، إذا قابل حاجز يجعله ينعكس في الاتجاه المقابل للمكان الساقط عليه الضوء، ذلك عندما ننظر في الماء فنرى صور الأشياء المحيطة كما ترى لون البحر باللون الأزرق وذلك بسبب انعكاس لون السماء.
الانكسار
هو عبارة عن “انحراف موجة الضوء في وسط ما عند انتقالها إلى وسط آخر وذلك نتيجة التغيير في سرعة الضوء بين الوسطين” كما فسرها علماء الفيزياء.
قوانين الانكسار
القانون الأول: “الشعاع الساقط والشعاع المنكسر والعمود المقام من نقطة السقوط تقع كلها في مستوى واحد”.القانون الثاني: “قيمة زاوية الانكسار تعتمد على خواص كل من الوسطين التي ينتقل بينهما الضوء وعلى زاوية السقوط”.

كيفية تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية

بدأ العلماء في التفكير في استخدام ضوء الشمس لتحويلها إلى طاقة حرارية حيث يتم تخزين الطاقة الشمسية واستخدامها في السخانات لتسخين المياه أو في التبريد أو في تحريك الآلات، كما أنه تم استخدام الطاقة الشمسية وتحويلها إلى طاقة كهربائية، وبالعكس تم تحويل الكهرباء إلى طاقة ضوئية نشعل بها المصابيح، وتستخدم الكهرباء وهي طاقة نظيفة في تشغيل الأجهزة المتعددة في المنازل أو المصانع وبدأ استخدامها الآن في السيارات الكهربائية.الطاقة لا تنفذ ولا تستحدث لذلك فمن السهل تحويل مصدر طاقة إلى نوع آخر من الطاقة.فالطاقة الشمسية متغيرة لذلك يجب خزن الطاقة الحرارية لتحسين التحكم في ثبات الناتج وذلك باستخدام مركزات الطاقة الشمسية.اختلف العلماء حول طبيعة الضوء فقد أعتبر بعضهم أن الضوء عبارة عن جسيمات والبعض الآخر اعتبره أنه عبارة عن موجات.