La énergie lumineuse ou lumineux est celui qui transporte la lumière, une onde électromagnétique. C'est l'énergie qui rend le monde qui nous entoure visible et sa principale source est le Soleil, faisant partie du spectre électromagnétique, avec d'autres formes de rayonnement non visible..
Les ondes électromagnétiques établissent une interaction avec la matière et sont capables de produire divers effets en fonction de l'énergie qu'elles transportent. Ainsi, la lumière permet non seulement de voir les objets, mais génère également des changements dans la matière..
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Parmi les principales caractéristiques de l'énergie lumineuse figurent:
-Il a une double nature: au niveau macroscopique, la lumière se comporte comme une onde, mais au niveau microscopique, elle présente des propriétés de particules.
-Il est transporté par colis ou «quanta» de lumière appelés photons. Les photons manquent de masse et de charge électrique, mais ils peuvent interagir avec d'autres particules telles que des atomes, des molécules ou des électrons et leur transférer de l'élan..
-Il ne nécessite pas de milieu matériel pour se répandre. Vous pouvez le faire dans le vide à la vitesse de la lumière: c = 3 × 10 8 Mme.
-L'énergie lumineuse dépend de la fréquence de l'onde. Si nous désignons par ET à l'énergie et F En fréquence, l'énergie lumineuse est donnée par E = h.f où h est la constante de Planck, dont la valeur est 6,625 10-3. 4 J • s. Plus la fréquence est élevée, plus il y a d'énergie.
-Comme les autres types d'énergie, elle est mesurée en Joules (J) dans le Système international d'unités SI.
-Les longueurs d'onde de la lumière visible sont comprises entre 400 et 700 nanomètres. 1 nanomètre, abrégé en nm, équivaut à 1 x 10-9 m.
-La fréquence et la longueur d'onde λ sont liées par c = λ.f, donc E = h.c / λ.
L'énergie lumineuse peut être classée selon sa source dans:
-Naturel
-Artificiel
La source naturelle d'énergie lumineuse par excellence est le Soleil. En tant qu'étoile, le Soleil a en son centre un réacteur nucléaire qui transforme l'hydrogène en hélium par des réactions qui produisent d'immenses quantités d'énergie..
Cette énergie quitte le Soleil sous forme de lumière, de chaleur et d'autres types de rayonnement, émettant en continu environ 62,600 kilowatts pour chaque mètre carré de surface -1 kilowatt équivaut à 1000 watts, qui à son tour est égal à 1000 joules / seconde-.
Les plantes utilisent une partie de cette grande quantité d'énergie pour réaliser photosynthèse, le processus important qui forme la base de la vie sur Terre. Une autre source de lumière naturelle, mais avec beaucoup moins d'énergie est le bioluminescence, un phénomène dans lequel les organismes vivants produisent de la lumière.
La foudre et le feu sont d'autres sources d'énergie lumineuse dans la nature, les premiers ne sont pas contrôlables et les seconds accompagnent l'humanité depuis la préhistoire..
Quant aux sources artificielles d'énergie lumineuse, elles nécessitent de convertir d'autres types d'énergie, tels que l'électricité, la chimie ou le calorifique, en lumière. Les ampoules à incandescence entrent dans cette catégorie, dont le filament extrêmement chaud émet de la lumière. Ou aussi la lumière obtenue par les processus de combustion, comme la flamme d'une bougie.
Une source d'énergie lumineuse très intéressante est le Être. Il a de nombreuses applications dans divers domaines, notamment la médecine, les communications, la sécurité, l'informatique et la technologie aérospatiale, entre autres..
L'énergie lumineuse nous aide à communiquer avec le monde qui nous entoure, agissant en tant que transporteur et transmetteur de données et nous informant des conditions environnementales. Les Grecs de l'Antiquité utilisaient déjà des miroirs pour envoyer des signaux de manière rudimentaire sur de longues distances.
Lorsque nous regardons la télévision, par exemple, les données qu'elle émet, sous forme d'images, atteignent notre cerveau par le sens de la vue, ce qui nécessite de l'énergie lumineuse pour laisser une empreinte sur le nerf optique..
À propos, pour la communication téléphonique, l'énergie lumineuse est également importante, via les appels fibres optiques qui conduisent l'énergie lumineuse en minimisant les pertes.
Tout ce que nous savons sur les objets éloignés, ce sont les informations reçues par la lumière qu'ils émettent, analysées avec divers instruments: télescopes, spectrographes et interféromètres..
Les premiers aident à collecter la forme des objets, leur luminosité - si de nombreux photons atteignent nos yeux c'est un objet brillant - et leur couleur, qui dépend de la longueur d'onde..
Cela donne également une idée de son mouvement, car l'énergie des photons qu'un observateur détecte est différente lorsque la source qui les émet est en mouvement. C'est appelé effet Doppler.
Les spectrographes collectent la façon dont cette lumière est distribuée - le spectre - et l'analysent pour se faire une idée de la composition de l'objet. Et avec un interféromètre, vous pouvez distinguer la lumière de deux sources, même si le télescope n'a pas une résolution suffisante pour faire la distinction entre les deux..
L'énergie lumineuse émise par le Soleil peut être convertie en électricité grâce à l'effet photovoltaïque, découvert en 1839 par le scientifique français Alexandre Becquerel (1820-1891), père d'Henri Becquerel, qui découvrit la radioactivité.
Ceci est basé sur le fait que la lumière est capable de produire un courant électrique, en éclairant des composés de silicium semi-conducteurs qui contiennent des impuretés d'autres éléments. Il arrive que lorsque la lumière illumine le matériau, elle transfère de l'énergie qui augmente la mobilité des électrons de valence, et augmente ainsi sa conduction électrique..
Depuis sa création, l'humanité a cherché à contrôler toutes les formes d'énergie, y compris l'énergie lumineuse. Malgré le fait que le Soleil fournit une source presque inépuisable pendant la journée, il a toujours été nécessaire de produire de la lumière d'une manière ou d'une autre pour se protéger des prédateurs et continuer à effectuer les tâches commencées pendant la journée..
Il est possible d'obtenir de l'énergie lumineuse grâce à certains processus contrôlables d'une manière ou d'une autre:
-Combustion, lors de la combustion d'une substance, elle s'oxyde, dégageant de la chaleur et souvent de la lumière pendant le processus.
-Incandescence, lors du chauffage d'un filament de tungstène par exemple, comme ceux des ampoules électriques.
-La luminescence, dans cet effet, la lumière est produite en excitant certaines substances d'une manière ou d'une autre. Certains insectes et algues produisent de la lumière, appelée bioluminescence.
-Électroluminescence, il existe des matériaux qui émettent de la lumière lorsqu'ils sont stimulés par un courant électrique.
Avec l'une de ces méthodes, la lumière est obtenue directement, qui a toujours de l'énergie lumineuse. Désormais, produire de l'énergie lumineuse en grande quantité est autre chose.
-L'énergie lumineuse a un rôle particulièrement important dans la transmission d'informations.
-L'utilisation de l'énergie lumineuse du Soleil est gratuite, et c'est aussi une source presque inépuisable, comme nous l'avons dit..
-L'énergie lumineuse, en elle-même, n'est pas polluante (mais certains processus pour l'obtenir peuvent l'être).
-Dans les endroits où la lumière du soleil est abondante tout au long de l'année, il est possible de produire de l'électricité avec l'effet photovoltaïque et ainsi réduire la dépendance aux énergies fossiles.
-Les installations qui utilisent l'énergie lumineuse du soleil sont faciles à entretenir.
-Une brève exposition au soleil est nécessaire pour que le corps humain synthétise la vitamine D, essentielle à la santé des os.
-Sans énergie lumineuse, les plantes ne peuvent pas réaliser la photosynthèse, qui est la base de la vie sur Terre..
-Il n'est pas stockable, contrairement aux autres types d'énergie. Mais les cellules photovoltaïques peuvent être soutenues par des batteries pour étendre leur utilisation..
-En principe, les installations qui utilisent l'énergie lumineuse sont coûteuses et nécessitent également de l'espace, mais les coûts ont diminué avec le temps et les améliorations. De nouveaux matériaux et des cellules photovoltaïques flexibles sont actuellement testés pour optimiser l'utilisation de l'espace.
-Une exposition prolongée ou directe à la lumière du soleil cause des dommages à la peau et aux yeux, mais principalement à cause des rayons ultraviolets, que nous ne pouvons pas voir.
Tout au long des sections précédentes, nous avons mentionné de nombreux exemples d'énergie lumineuse: lumière du soleil, bougies, lasers. En particulier, il existe des exemples très intéressants d'énergie lumineuse, dus à certains des effets mentionnés ci-dessus:
Le nom de la lumière LED dérive de l'anglais Diode électro-luminescente et est produit en faisant passer un courant électrique de faible intensité à travers un matériau semi-conducteur, qui en réponse émet une lumière intense et à haute performance.
Les lampes LED durent beaucoup plus longtemps que les ampoules à incandescence traditionnelles et sont beaucoup plus efficaces que les ampoules à incandescence traditionnelles, dans lesquelles presque toute l'énergie est transformée en chaleur plutôt qu'en lumière. Pour cette raison, les lampes LED sont moins polluantes, bien que leur coût soit plus élevé que celui des lampes à incandescence..
De nombreux êtres vivants sont capables de convertir l'énergie chimique en énergie lumineuse, grâce à une réaction biochimique à l'intérieur d'eux. Les insectes, les poissons et les bactéries, entre autres, sont capables de produire leur propre lumière.
Et ils le font pour différentes raisons: protection, attirer un compagnon, comme ressource pour attraper une proie, pour communiquer et évidemment, pour éclairer le chemin..
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