if(typeof __ez_fad_position!=’undefined’){__ez_fad_position(‘div-gpt-ad-lambdageeks_com-box-3-0’)};Was ist Lichtenergie ? / Wechselwirkungen von Licht / Es ist wichtig /

Was ist Lichtenergie?

Definition der Lichtenergie:

Licht ist die einzige Energieform, die für das menschliche Auge sichtbar ist. Lichtenergie kann auf zwei Arten definiert werden:

Licht besteht aus masselosen Energiepaketen, die als Photonen bekannt sind. Photonen sind Energiepakete, die je nach Wellenlänge eine feste Menge an Lichtenergie tragen.

Lichtenergie bezieht sich auf den Bereich elektromagnetischer Energie, der aus Gammastrahlen, Röntgenstrahlen, sichtbarem Licht usw. besteht.
Der sichtbare Bereich des elektromagnetischen Spektrums wird allgemein als Licht bezeichnet.

Die Natur des Lichts :

Im 17.

Partikelnatur des Lichts

Isaac Newton glaubte, dass Licht aus winzigen diskreten Teilchen besteht, die Korpuskeln genannt werden. Ihm zufolge wurden diese winzigen Teilchen von heißen Objekten wie der Sonne oder dem Feuer emittiert und bewegten sich in einer geraden Linie mit einer endlichen Geschwindigkeit und besaßen Impulse. Dies wurde als Newtons Korpuskuläre Lichttheorie bekannt.

Wellennatur des Lichts

Christiaan Huygens behauptete, Newtons Korpuskulartheorie zu widerlegen, indem er die Wellentheorie des Lichts vorschlug. Ihm zufolge bestand Licht aus Wellen, die senkrecht zu seiner Ausbreitungsrichtung auf und ab vibrierten. Dies wurde bekannt als ‘Huygens’ -Prinzip’
Im frühen 19.Jahrhundert führte ein englischer Physiker Thomas Young ein Experiment durch, bei dem Licht von einer Punktquelle nach dem Durchgang durch zwei Schlitze ein Interferenzmuster auf einem Bildschirm in einem geeigneten Abstand bildete. Dies wurde als Youngs Doppelspaltexperiment bekannt, das die Wellennatur des Lichts befürwortete und das Huygens-Prinzip unterstützte.

James Clerk Maxwell legte den Grundstein für den modernen Elektromagnetismus, der Licht als eine transversale Welle beschrieb, die aus oszillierenden magnetischen und elektrischen Feldern mit einem Winkel von 90 ° zueinander besteht. Die Formulierung von Licht als transversale Wellen widersprach Huygens, der glaubte, dass Lichtwellen longitudinal sind.

Albert Einstein belebte die Teilchentheorie, indem er das Konzept der Photonen brachte. Einsteins Experiment, bekannt als photoelektrischer Effekt, zeigte, dass Licht diskrete Bündel oder Quanten von Lichtenergie umfasst, die Photonen genannt werden

Das Phänomen der Interferenz und Beugung konnte nur erklärt werden, indem Licht als Welle betrachtet wurde. Im Vergleich dazu war die Erklärung des photoelektrischen Effekts nur durch die Partikelnatur des Lichts möglich.
Dieses große Dilemma in Bezug auf die Natur des Lichts wurde mit der Grundlage der Quantenmechanik gelöst, die die Welle-Teilchen-Dualität über die Natur von Licht und Materie festlegte

Wechselwirkungen von Licht:

Lichtwellen interagieren auf unterschiedliche Weise mit Materie:

Reflexion von Licht

– Wenn eine Lichtwelle von der Oberfläche eines Materials in ihr vorheriges Ausbreitungsmedium prallt, wird der Prozess als Reflexion bezeichnet. Zum Beispiel bildete sich das Bild auf einem ruhigen Teich/See.

Absorption von Licht

Wenn ein Material die Energie einer Lichtwelle absorbiert, die auf es fällt, wird der Prozess als Absorption bezeichnet. Zum Beispiel Glow-in-the-Dark-Kunststoffe, die Licht absorbieren und in Form von Phosphoreszenz wieder emittieren.

Transmission

Wenn eine Lichtwelle ein Material durchläuft, wird der Vorgang als Transmission bezeichnet. Zum Beispiel Licht, das durch eine Glasfensterscheibe fällt.

Interferenz

Interferenz bezieht sich auf das Phänomen, bei dem sich zwei Lichtwellen überlagern, um eine resultierende Welle zu erzeugen, die eine niedrigere, höhere oder die gleiche Amplitude haben kann. Konstruktive und destruktive Interferenz tritt auf, wenn die wechselwirkenden Wellen miteinander kohärent sind, entweder weil sie dieselbe Quelle haben oder weil sie dieselbe oder eine vergleichbare Frequenz haben.

Brechung

Brechung ist ein wichtiges Verhalten von Lichtwellen. Brechung findet statt, wenn Lichtwellen von ihrem ursprünglichen Weg ablenken, wenn sie in ein neues Medium eintreten. Licht zeigt unterschiedliche Geschwindigkeiten in verschiedenen Transmissionsmaterialien. Die Änderung der Geschwindigkeit und des Abweichungsgrades hängt vom Winkel des einfallenden Lichts ab.

Beugung

Beugung ist definiert als das Biegen von Lichtwellen um die Ecken einer Apertur in ihren geometrischen Schattenbereich. Das Beugungshindernis oder die Apertur wird zu einer sekundären Quelle der sich ausbreitenden Lichtwelle. Eines der häufigsten Beispiele für Beugung ist die Bildung von Regenbogenmustern auf einer CD oder DVD. Die eng beieinander liegenden Spuren auf einer DVD oder CD dienen als Beugungsgitter und bilden Muster, wenn Licht darauf fällt.

Dispersion

Dispersion von Licht bezieht sich auf das Phänomen der Spaltung von weißem Licht in sein konstituierendes Farbspektrum (.b. VIBGYOR), wenn sie durch ein Glasprisma oder ähnliche Objekte geleitet werden. Zum Beispiel die Bildung eines Regenbogens aufgrund der Beugung des Sonnenlichts durch prismenartige Regentropfen.

Lichtarten

• Licht als Ganzes bezieht sich auf elektromagnetische Strahlung jeder Wellenlänge.
• Elektromagnetische Strahlung kann in Bezug auf Wellenlängen klassifiziert werden als
• Radiowelle ~
• Mikrowelle ~
• Infrarotwelle ~
• Der sichtbare Bereich (wir nehmen als Licht wahr) ~
• Ultraviolette Wellen ~
• Röntgenstrahlen ~
• Gammastrahlen ~
• Die Funktionsweise elektromagnetischer Strahlung basiert auf ihrer Wellenlänge.

Frequenz und Wellenlänge des Lichts

Frequenz des Lichts

Radiowellen :

Radiowellen sind elektromagnetische Wellen mit einer Frequenz zwischen 20 kHz und etwa 300 GHz und sind für ihre Verwendung in Kommunikationstechnologien wie Mobiltelefonen, Fernsehen und Radio bekannt. Diese Geräte akzeptieren Radiowellen und wandeln sie in mechanische Schwingungen um, um Schallwellen zu erzeugen.

Mikrowelle :

Mikrowelle ist elektromagnetische Strahlung mit einer Frequenz zwischen 300 MHz und 300 GHz. Mikrowellen haben eine Vielzahl von Anwendungen, einschließlich Radar, Kommunikation und Kochen.

Infrarotwellen :

Infrarotwelle ist elektromagnetische Strahlung mit einer Frequenz zwischen 300 GHz und 400 THz.
Infrarot wellen finden ihre anwendung in heizung lebensmittel und fernsehen fernbedienungen, fiber optic kabel, thermische imaging kameras, etc.

Sichtbares Licht :

Sichtbares Licht ist elektromagnetische Strahlung mit einer Frequenz zwischen 4 × 1014 bis 8 × 1014 Hertz (Hz). Der Grund dafür, dass das menschliche Auge nur einen bestimmten Bereich von Lichtfrequenzen sieht, ist, dass diese bestimmten Frequenzen die Netzhaut im menschlichen Auge stimulieren.

Ultraviolette Strahlen :

Ultraviolettes Licht ist elektromagnetische Strahlung mit einer Frequenz zwischen 8 × 1014 und 3 × 1016 Hertz (Hz). Ultraviolette Strahlung wird verwendet, um Mikroben aufzuheben, medizinische Geräte zu sterilisieren, Hautprobleme zu behandeln usw.

Röntgenstrahlen :

Röntgenstrahlen sind elektromagnetische Strahlungen mit Frequenzen zwischen 3 × 1019 und 3 × 1016 Hz. Röntgenstrahlen werden verwendet, um Krebszellen in Röntgengeräten usw. aufzuheben.

Gammastrahlen:

Gammastrahlen sind elektromagnetische Strahlen mit Frequenzen von mehr als 1019 Hertz (Hz). Gammastrahlen werden verwendet, um Mikroben aufzuheben, medizinische Geräte und Lebensmittel zu sterilisieren.

Beispiele für Lichtenergie

Lichtquellen können in zwei Grundtypen eingeteilt werden: Lumineszenz und Glühlampe.

Incandescence:

Incandescence umfasst die Schwingung aller vorhandenen Atome. Wenn Atome auf eine sehr hohe optimale Temperatur erhitzt werden, werden die resultierenden thermischen Schwingungen als elektromagnetische Strahlung freigesetzt. Glühlampenlicht oder “Schwarzkörperstrahlung” entsteht, wenn Licht aus einem erhitzten Feststoff entsteht. Abhängig von der Temperatur des Materials unterscheiden sich die freigesetzten Photonen in ihren Farben und Energien. Bei niedrigen Temperaturen erzeugen die Materialien Infrarotstrahlung.

Bei Schwarzkörperstrahlung wird der Peak mit zunehmender Temperatur in Richtung kürzerer Wellenlängen verschoben, wenn er sich in Richtung ultravioletter Bereich des Spektrums bewegt, erzeugt er eine rote, dann weiße und schließlich eine bläulich-weiße Farbe.
Glühlampe ist das am häufigsten verwendete Licht. Es besteht aus Sonne, Glühbirnen und Feuer.
Brände führen zu chemischen Reaktionen, die Wärme freisetzen, wodurch Materialien hohe Temperaturen berühren und schließlich die Gase und Materialien zum Glühen bringen. Auf der anderen Seite erzeugen Glühbirnen Wärme aufgrund des Durchgangs von elektrischem Strom durch ein Kabel. Glühlampen emittieren etwa 90% ihrer Energie als Infrarotstrahlung und den Rest als sichtbares Licht.

Lumineszenz

Lumineszenz beinhaltet nur Elektronen und findet im Allgemeinen bei niedrigeren Temperaturen statt, verglichen mit Glühlampen.
Lumineszenzlicht entsteht, wenn ein Elektron einen Teil seiner Energie als elektromagnetische Strahlung emittiert. Wenn ein Elektron auf ein niedrigeres Energieniveau springt, wird eine bestimmte Menge an Lichtenergie in Form von Lichtern einer bestimmten Farbe freigesetzt. Um eine kontinuierliche Lumineszenz aufrechtzuerhalten, benötigen die Elektronen im Allgemeinen einen konstanten Druck, um höhere Energieniveaus zu erreichen, damit der Prozess fortgesetzt wird.
Zum Beispiel erzeugen Neonlichter Licht durch Elektrolumineszenz, die eine hohe Spannung {push} beinhaltet, die die Gaspartikel anregt und schließlich zu Lichtemission führt.

Wie bewegt sich Licht?

Licht bewegt sich praktisch als Welle. Obwohl gemäß der geometrischen Optik Licht so modelliert wird, dass es sich in Strahlen bewegt. Die Übertragung von Licht von einer Quelle zu einem Punkt kann auf drei Arten erfolgen:

• Es kann direkt durch ein Vakuum oder einen leeren Raum reisen. Zum Beispiel Licht, das von der Sonne zur Erde wandert.
• Es kann durch verschiedene Medien wie Luft, Glas usw. reisen.
• Es kann sich bewegen, nachdem es reflektiert wurde, z. B. von einem Spiegel oder einem stillen See.

Lichtenergie gegen Elektronenenergie

Elektronenenergie	Lichtenergie
• Elektronen haben Ruhemassenenergie, d. H. Die Energie, die ihrer Masse im Ruhezustand entspricht. Die Ruheenergie eines Elektrons kann mit Einsteins Gleichung E = MC2 berechnet werden. * Wenn das Elektron sein Energieniveau ändert, indem es sich von einem höheren Energiezustand in einen niedrigeren Energiezustand bewegt, emittiert es Photonen.	* Lichtenergie liegt in Form winziger masseloser Energiepakete vor, die Photonen genannt werden. Die Energiemenge in einem Photon hängt von der Wellenlänge des Lichts ab. E = hc / λ • Wenn Photonen mit einer ausreichenden Menge an Lichtenergie auf ein Material fallen, absorbieren Elektronen die Energie und entweichen aus dem Material.

Verwendung von Lichtenergie.

Licht hat seine Anwendungen in jedem Aspekt des Lebens. Ohne Lichtenergie wäre es für uns unmöglich gewesen zu überleben.
Hier sind einige wesentliche Anwendungen der Lichtenergie in unserem Leben:

• Licht ermöglicht das Sehen. Ein bestimmter Wellenlängenbereich des Lichts liefert die perfekte Energiemenge, die erforderlich ist, um die chemischen Reaktionen in unserer Netzhaut zu stimulieren und das Sehvermögen zu unterstützen.
• Lichtenergie ermöglicht es Pflanzen, durch Photosynthese Nahrung zu produzieren.
• Lichtenergie wird als Energiequelle in Satelliten- und Weltraumtechnologien eingesetzt.
• Solarenergie wird für verschiedene häusliche und industrielle Aktivitäten genutzt.
• Lichtenergie (elektromagnetische Strahlung) wird in der Telekommunikationsindustrie eingesetzt.
• Lichtenergie wird auch für mehrere medizinische Behandlungen verwendet.

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