Caractéristiques d'énergie lumineuse, types, objets, exemples

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 plus grande source est le soleil, faisant partie du spectre électromagnétique, ainsi que 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'ils portent. Ainsi, la lumière permet non seulement de voir des objets, mais génère également des changements en la matière.

Figure 1. Le soleil est la principale source d'énergie lumineuse de la terre. Source: Pixabay.

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Caractéristiques de l'énergie lumineuse

Parmi les principales caractéristiques de l'énergie lumineuse sont:

-Il a une double nature: au niveau macroscopique, la lumière se comporte comme une onde, mais au niveau microscopique, il présente des propriétés de particules.

-Il est transporté par des forfaits ou "combien" de lumière appelée Photons. Les photons manquent de masse et de charge électrique, mais ils peuvent interagir avec d'autres particules telles que les atomes, les molécules ou les électrons et le transfert.

-Il ne nécessite pas de milieu matériel pour se propager. Vous pouvez le faire dans le vide à la vitesse de la lumière: C = 3 × 10 ⁸ SP.

-L'énergie lumineuse dépend de la fréquence de l'onde. Si nous dénotons comme ET à l'énergie et F En fréquence, l'énergie lumineuse est donnée par E = h.F où H C'est la constante de Planck, dont la valeur est 6.625 10^{-3. 4} J • S. Une plus grande fréquence, plus d'énergie.

-Comme d'autres types d'énergie, il est mesuré en Joules (J) dans le système international d'unités si.

-Les longueurs d'onde lumineuses visibles se situent entre 400 et 700 nanomètres. 1 nanomètre, abrégé comme nm, équivalent 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.

Types d'énergie lumineuse

L'énergie lumineuse peut être classée en fonction de sa source dans:

-Naturel

-Artificiel

Figure 2. Le spectre visible des ondes électromagnétiques est la bande de couleur étroite. Source: F. Zapata.

Énergie lumineuse naturelle

La source d'énergie lumineuse naturelle par excellence est le soleil. Étant une 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 sort du soleil sous forme de lumière, de chaleur et d'autres types de rayonnement, émettant en permanence environ 62.600 kilowatts pour chaque mètre carré de surface -1 kilowatt équivaut à 1000 watts, ce qui à son tour est égal à 1000 joules / seconde-.

Les plantes utilisent une partie de cette grande quantité d'énergie pour effectuer photosynthèse, Le processus important qui constitue 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.

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La foudre et le feu sont d'autres sources d'énergie lumineuse dans la nature, les premières ne sont pas contrôlables et la seconde a accompagné l'humanité depuis les temps préhistoriques.

Énergie lumineuse artificielle

Quant aux sources artificielles d'énergie lumineuse, celles-ci nécessitent de convertir d'autres types d'énergie, comme l'électricité, la chimie ou la chaleur, en lumière. Dans cette catégorie, les ampoules à incandescence entrent, dont le filament extrêmement chaud dit au revoir à la lumière. Ou aussi la lumière obtenue par le biais de processus de combustion, comme l'appel d'une bougie.

Une source d'énergie lumineuse très intéressante est le laser. Il a de nombreuses applications dans divers domaines qui incluent la médecine, les communications, la sécurité, l'informatique et la technologie aérospatiale, entre autres.

figure 3. Une machine à découper utilise un laser pour faire des coupes industrielles de haute précision. Source: Pixabay.

Utilisations d'énergie légère

L'énergie lumineuse nous aide à communiquer avec le monde qui nous entoure, agissant en tant que transporteur et émetteur de données et informant les conditions du support. Les Grecs anciens ont déjà utilisé des miroirs pour envoyer des panneaux rudimentaires à de longues distances.

Lorsque la télévision semble, par exemple, les données qu'elle diffuse, sous la forme d'images, atteint notre cerveau à travers le sens de la vision, ce qui nécessite que l'énergie lumineuse laisse une empreinte dans le nerf optique.

Soit dit en passant, pour la communication téléphonique, l'énergie lumineuse est également importante, à travers les appels fibres optiques qui mènent l'énergie lumineuse en minimisant les pertes.

Tout ce que nous savons sur les objets lointains, ce sont les informations reçues à travers la lumière qu'ils émettent, analysée avec divers instruments: télescopes, spectographes et interféromètres.

Le premier aide à recueillir la forme des objets, leur luminosité - si de nombreux photons arrivent dans nos yeux, c'est un objet brillant - et sa couleur, qui dépend de la longueur d'onde.

Il donne également une idée de son mouvement, car l'énergie des photons qu'un observateur détecte est différente lorsque la source qui émet en mouvement est en mouvement. C'est appelé effet Doppler.

Les spectaclateurs collectent comment cette lumière est distribuée: le spectre et l'analyse pour avoir une idée de la composition de l'objet. Et avec un interféromètre, vous pouvez distinguer la lumière de deux sources, bien que le télescope n'ait pas suffisamment de résolution pour discerner entre les deux.

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L'effet photovoltaïque

L'énergie lumineuse émise par le soleil peut devenir de l'électricité grâce à l'effet photovoltaïque, découvert en 1839 par le scientifique français Alexandre Becquerel (1820-1891), père de Henri Becquerel, qui a découvert la radioactivité.

Ceci est basé sur le fait que la lumière est capable de produire un courant électrique, en illuminant des composés de semi-conducteurs en silicium qui contiennent des impuretés d'autres éléments. Il arrive que lorsque la lumière éclaire le matériau, il transfère l'énergie qui augmente la mobilité des électrons de valence et augmente ainsi sa conduction électrique.

Obtention

Depuis sa création, l'humanité a cherché à contrôler toutes les formes d'énergie, y compris l'énergie lumineuse. Bien que le soleil offre une source presque inépuisable dans la journée, elle était toujours nécessaire.

Il est possible d'obtenir de l'énergie lumineuse à travers certains processus qui sont contrôlables d'une manière ou d'une autre:

-La combustion, en brûlant une substance, est oxydée, détachant la chaleur et se lève fréquemment pendant le processus.

-Incandescence, lors du chauffage d'un filament de tungstène par exemple, comme ceux des ampoules électriques.

Figure 4. Les ampoules à incandescence fonctionnent en passant un courant électrique à travers un filament de tungstène. Quand cela émet de la chaleur et de la lumière. Source: Pixabay.

-Luminescence, dans cet effet, la lumière se produit en excitant certaines substances. Certains insectes et algues produisent de la lumière, ce qui est appelé Bioluminescence.

-Électroluminescence, il y a 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 une énergie légère. Maintenant, produisant de l'énergie lumineuse en grande quantité, c'est autre chose.

avantage

-L'énergie lumineuse a un rôle particulièrement pertinent dans la transmission de l'information.

-L'utilisation de l'énergie lumineuse du soleil est libre, c'est aussi une source presque inépuisable, comme nous l'avons dit.

-L'énergie lumineuse, en soi, n'est pas polluante (mais certains processus pour l'obtenir peuvent l'être).

-Dans les endroits où la lumière du soleil tient tout au long de l'année, il est possible de produire de l'électricité avec l'effet photovoltaïque et ainsi de réduire la dépendance des combustibles fossiles.

-Les installations qui utilisent l'énergie lumineuse du soleil sont faciles à entretenir.

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-Une brève exposition à la lumière du soleil est nécessaire pour que l'organisme humain synthétise la vitamine D, essentiel pour les os en bonne santé.

-Sans énergie lumineuse, les plantes ne peuvent pas effectuer la photosynthèse, qui est la base de la vie sur Terre.

Désavantages

-Ce n'est pas storable, contrairement à d'autres types d'énergie. Mais les cellules photovoltaïques peuvent être soutenues avec des batteries pour prolonger son utilisation.

-En principe, les installations qui utilisent l'énergie légère sont coûteuses et nécessitent également de l'espace, malgré les coûts qui sont descendus au fil du temps et des améliorations. De nouveaux matériaux et des cellules photovoltaïques flexibles sont actuellement testées pour optimiser l'utilisation de l'espace.

-Une exposition prolongée ou directe à la lumière du soleil provoque des dommages à la peau et à la vue, mais plus que tous à cause du rayonnement ultraviolet, que nous ne pouvons pas voir.

Exemples d'énergie lumineuse

Tout au long des sections précédentes, nous avons mentionné de nombreux exemples d'énergie lumineuse: la lumière du soleil, les voiles, le laser. Il existe en particulier quelques exemples d'énergie lumineuse très intéressante, en raison de certains des effets mentionnés ci-dessus:

Lumière LED

Figure 5. Les lumières LED sont plus efficaces que les incandescences, car elles détachent moins de chaleur et émettent de l'énergie lumineuse plus longtemps. Source: Pixabay.

Le nom de la lumière LED dérive de l'anglais DODE émettant de la lumière Et il est produit en passant un courant électrique à faible intensité à travers un matériau semi-conducteur, qui en réponse émet une lumière intense et haute performance.

Les lampes LED durent bien plus que les ampoules à incandescence traditionnelles et sont beaucoup plus efficaces que celles-ci, dans lesquelles presque toute l'énergie est transformée en chaleur, au lieu de la lumière. Par conséquent, les lumières LED sont moins polluantes, bien que leur coût soit supérieur à celui des lumières à incandescence.

Bioluminescence

De nombreux êtres vivants sont capables de convertir l'énergie chimique en énergie lumineuse, grâce à une réaction biochimique à l'intérieur. 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 couple, en tant que ressource pour attraper les barrages, communiquer et évidemment, pour éclairer la voie.

Les références

1. Blair, B. Les bases de la lumière. Récupéré de: Blair.Pha.Jhu.Édu
2. Énergie solaire. Effet photovoltaïque. Récupéré de: énergie solaire.filet.
3. Tillerie, B. 2013. Intégrer la science.6e. Édition. McGraw Hill.
4. Univers aujourd'hui. Qu'est-ce que l'énergie lumineuse. Récupéré de: Universetoday.com.
5. Vedantu. Énergie lumineuse. Récupéré de: Vedantu.com.
6. Wikipédia. Énergie lumineuse. Récupéré de: est.Wikipédia.org.