if (tipo di__ez _ fad _ posizione!=’undefined’) {__ez _ fad _ position (‘div-gpt-ad-lambdageeks_com-box-3-0’)}; Che cos’è l’energia luminosa ? / Interazioni della luce / È importante usi

Che cos’è l’energia luminosa?

Definizione di energia luminosa:

La luce è l’unica forma di energia visibile all’occhio umano. L’energia luminosa può essere definita in due modi:

La luce è composta da pacchetti di energia senza massa noti come fotoni. I fotoni sono pacchetti di energia che trasportano una quantità fissa di energia luminosa a seconda della lunghezza d’onda.

L’energia luminosa si riferisce alla gamma di energia elettromagnetica costituita da raggi gamma, raggi X, luci visibili, ecc.
La gamma visibile dello spettro elettromagnetico è generalmente conosciuta come luce.

La natura della luce :

Nel 17 ° secolo c’erano due idee riguardanti la natura della luce.

Particle Nature of Light

Isaac Newton credeva che la luce fosse fatta di minuscole particelle discrete chiamate corpuscoli. Secondo lui, queste minuscole particelle venivano emesse da oggetti caldi come il sole o il fuoco e viaggiavano in linea retta con una velocità finita e possedevano un impulso. Questo è venuto per essere conosciuto come teoria corpuscolare di Newton della luce.

Natura ondulatoria della luce

Christiaan Huygens sosteneva di confutare la teoria corpuscolare di Newton proponendo la teoria ondulatoria della luce. Secondo lui la luce era costituita da onde che vibravano su e giù perpendicolarmente alla sua direzione di propagazione. Questo è venuto per essere conosciuto come’ Huygens’Principio’
Nei primi anni del 19 ° secolo, un fisico inglese Thomas Young ha condotto un esperimento che ha mostrato la luce da una sorgente puntiforme dopo aver attraversato due fessure formano un modello di interferenza su uno schermo posto ad una distanza appropriata. Questo divenne noto come esperimento a doppia fenditura di Young, che sosteneva la natura ondulatoria della luce sostenendo il principio di Huygens.

James Clerk Maxwell pose le basi dell’elettromagnetismo moderno che descriveva la luce come un’onda trasversale composta da campi magnetici ed elettrici oscillanti a 90° l’uno rispetto all’altro. La formulazione della luce come onde trasversali contraddiceva Huygens, che credeva che l’onda luminosa fosse longitudinale.

Albert Einstein rianimò la teoria delle particelle portando il concetto di fotoni. L’esperimento di Einstein, noto come effetto fotoelettrico, mostrò che la luce comprende fasci discreti o quanti di energia luminosa, chiamati fotoni

Il fenomeno dell’interferenza e della diffrazione poteva essere spiegato solo considerando la luce come un’onda. In confronto, la spiegazione dell’effetto fotoelettrico era possibile solo dalla natura delle particelle di luce.
Questo enorme dilemma riguardante la natura della luce è stato risolto con la fondazione della meccanica quantistica che ha stabilito la dualità onda-particella sulla natura sia della luce che della materia

Interazioni della luce:

Le onde luminose interagiscono con la materia in diversi modi:

Riflessione della luce

– Quando un’onda luminosa rimbalza dalla superficie di un materiale nel suo precedente mezzo di propagazione, il processo viene definito come riflessione. Ad esempio, l’immagine formata su un laghetto/lago calmo.

riflessione dal lago
Riflessione
Fonte immagine: Basile Morin, Riflessione dell’acqua delle montagne di Vang Vieng con raggi crepuscolari, CC BY-SA 4.0

Assorbimento della luce

Quando un materiale assorbe l’energia di un’onda luminosa che cade su di esso, il processo viene definito assorbimento. Ad esempio, la plastica glow-in-the-dark, che assorbe la luce e riemette sotto forma di fosforescenza.

Trasmissione

Quando un’onda luminosa viaggia/passa attraverso un materiale, il processo è definito come trasmissione. Ad esempio, la luce passa attraverso una finestra di vetro.

Interferenza

L’interferenza si riferisce al fenomeno in cui due onde luminose si sovrappongono per produrre un’onda risultante che può avere un’ampiezza inferiore, superiore o uguale. L’interferenza costruttiva e distruttiva si verifica quando le onde interagenti sono coerenti tra loro, o perché condividono la stessa sorgente o perché hanno la stessa frequenza o comparabile.

interferenza delle onde
Interferenza delle onde
Fonte immagine: Dr. Schorsch 12: 32, 19 Apr 2005 (UTC) (Dr. Schorsch, Interferenz, CC BY-SA 3.0

Rifrazione

La rifrazione è un comportamento importante dimostrato dalle onde luminose. La rifrazione avviene quando le onde luminose deviano dal loro percorso originale mentre entrano in un nuovo mezzo. La luce presenta diverse velocità in diversi materiali di trasmissione. La variazione della velocità e del grado di deviazione dipende dall’angolo della luce in entrata.

Diffrazione

La diffrazione è definita come la flessione delle onde luminose attorno agli angoli di un’apertura nella sua regione geometrica d’ombra. L’ostacolo o l’apertura di diffrazione diventa una fonte secondaria dell’onda luminosa di propagazione. Uno degli esempi più comuni di diffrazione è la formazione di motivi arcobaleno su un CD o DVD. Le tracce ravvicinate su un DVD o CD servono come griglie di diffrazione, formando modelli quando la luce cade su di esso.

diffrazione della luce
Diffrazione della luce
fonte immagine: Lazord00d, Argon laser beam and diffraction mirror, CC BY-SA 3.0

Dispersione

La dispersione della luce si riferisce al fenomeno della scissione della luce bianca nel suo spettro costituente di colori (.cioè VIBGYOR) quando è passato attraverso un prisma di vetro o oggetti simili. Ad esempio, la formazione di arcobaleno a causa della diffrazione della luce solare da parte di gocce di pioggia simili a prismi.

Tipi di luce

  • La luce nel suo complesso si riferisce alla radiazione elettromagnetica di ogni lunghezza d’onda.
  • le radiazioni Elettromagnetiche possono essere classificate in termini di lunghezze d’onda
  • Radio onda ~
  • forno a Microonde ~
  • d’onda Infrarosso ~
  • La regione del visibile (che noi percepiamo come luce) ~
  • onde Ultraviolette ~
  • raggi X ~
  • raggi Gamma ~
  • Il funzionamento delle radiazioni elettromagnetiche è basato sulla sua lunghezza d’onda.

Frequenza e lunghezza d’onda della luce

Cos'è l'energia luminosa ? / Interazioni di luce / Usi importanti
Fonte immagine: Inductiveload, NASA, CC BY-SA 3.0 http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/ , via Wikimedia Commons

Frequenza di luce

Onde radio:

L’onda radio è un’onda elettromagnetica avente una frequenza compresa tra 20 kHz e circa 300 GHz e sono noti per il loro uso nelle tecnologie di comunicazione, come telefoni cellulari, televisione e radio. Questi dispositivi accettano le onde radio e le trasformano in vibrazioni meccaniche per produrre onde sonore.

Microonde :

Microonde è radiazione elettromagnetica avente una frequenza compresa tra 300 MHz e 300 GHz. Le microonde hanno una varietà di applicazioni, tra cui radar, comunicazione e cottura.

Onde infrarosse:

L’onda infrarossa è una radiazione elettromagnetica avente una frequenza compresa tra 300 GHz e 400 THz.
Le onde a infrarossi trovano la loro applicazione nel riscaldamento di cibo e telecomandi televisivi, cavi in fibra ottica, termocamere, ecc.

Luce visibile:

La luce visibile è una radiazione elettromagnetica avente una frequenza compresa tra 4 × 1014 e 8 × 1014 hertz (Hz). La ragione dietro l’occhio umano che vede soltanto una gamma specifica di frequenze di luce è che quelle determinate frequenze stimolano la retina nell’occhio umano.

Raggi ultravioletti :

La luce ultravioletta è una radiazione elettromagnetica avente una frequenza compresa tra 8 × 1014 e 3 × 1016 hertz (Hz). La radiazione ultravioletta viene utilizzata per annullare i microbi, sterilizzare le apparecchiature mediche, trattare i problemi della pelle, ecc.

Raggi X:

I raggi X sono radiazioni elettromagnetiche aventi frequenze comprese tra 3×1019 e 3×1016 Hz. I raggi X sono usati per annullare le cellule tumorali, nelle macchine a raggi X,ecc.

Raggi gamma:

I raggi gamma sono radiazioni elettromagnetiche aventi frequenze superiori a 1019 hertz (Hz). I raggi gamma sono usati per annullare i microbi, sterilizzare le attrezzature mediche e il cibo.

Esempi di energia luminosa

Le sorgenti luminose possono essere classificate in due tipi fondamentali: Luminescenza e incandescenza.

Incandescenza:

L’incandescenza comprende la vibrazione di tutti gli atomi presenti. Quando gli atomi vengono riscaldati ad una temperatura ottimale molto elevata, le vibrazioni termiche risultanti vengono rilasciate come radiazioni elettromagnetiche. La luce incandescente o “radiazione del corpo nero” viene creata quando la luce proviene da un solido riscaldato. In base alla temperatura del materiale, i fotoni rilasciati differiscono nei loro colori ed energie. A basse temperature, i materiali producono radiazioni infrarosse.

Nella radiazione del corpo nero, con un aumento della temperatura il picco viene spostato verso lunghezze d’onda più corte, mentre si muove verso la gamma ultravioletta dello spettro, genera un colore rosso poi bianco e infine un colore bianco-bluastro.
La luce incandescente è la luce più comunemente usata. Consiste del sole, delle lampadine e del fuoco.
Gli incendi coinvolgono reazioni chimiche che rilasciano calore, causando il contatto di materiali ad alte temperature e alla fine portano i gas e i materiali all’incandescenza. D’altra parte, le lampadine producono calore a causa del passaggio di corrente elettrica attraverso un cavo. Le lampadine a incandescenza emettono circa il 90% della loro energia come radiazioni infrarosse e il resto come luce visibile.

Luminescenza

La luminescenza coinvolge solo elettroni e generalmente avviene a temperature più basse, rispetto alla luce incandescente.
La luce luminescente si forma quando un elettrone emette una parte della sua energia come radiazione elettromagnetica. Quando un elettrone scende a un livello di energia inferiore, una certa quantità di energia luminosa viene rilasciata sotto forma di luci di un colore specifico. Generalmente, per mantenere la luminescenza continua, gli elettroni hanno bisogno di una spinta costante per raggiungere livelli di energia più elevati in modo che il processo continui.
Ad esempio, le luci al neon producono luce attraverso l’elettroluminescenza, che comporta un’alta tensione {push}, che eccita le particelle di gas e alla fine provoca l’emissione di luce.

Come viaggia la luce?

La luce viaggia praticamente come un’onda. Anche se secondo l’ottica geometrica, la luce è modellata per viaggiare in raggi. La trasmissione della luce da una sorgente a un punto può avvenire in tre modi:

  • Può viaggiare direttamente attraverso un vuoto o uno spazio vuoto. Ad esempio, la luce che viaggia dal Sole alla Terra.
  • Può viaggiare attraverso vari mezzi, come aria, vetro,ecc.
  • Può viaggiare dopo essere stato riflesso, ad esempio da uno specchio o da un lago fermo.

Energia luminosa vs energia elettronica

Energia elettronica Energia luminosa
• Gli elettroni hanno energia di massa a riposo, cioè l’energia corrispondente alla sua massa quando sono a riposo. L’energia di riposo di un elettrone può essere calcolata usando l’equazione di Einstein E = MC2. • L’energia luminosa è sotto forma di minuscoli pacchetti di energia senza massa chiamati fotoni. La quantità di energia in un fotone dipende dalla lunghezza d’onda della luce. E = hc / λ

Usi dell’energia luminosa.

La luce ha le sue applicazioni in ogni aspetto della vita. Senza l’energia della luce, sarebbe stato impossibile per noi sopravvivere.
Ecco alcune applicazioni essenziali dell’energia luminosa nella nostra vita:

  • La luce permette la visione. Una gamma specifica di lunghezze d’onda della luce fornisce la quantità perfetta di energia necessaria per stimolare le reazioni chimiche nella nostra retina per sostenere la visione.
  • L’energia luminosa consente alle piante di produrre cibo attraverso il processo di fotosintesi.
  • L’energia luminosa è utilizzata come fonte di energia nelle tecnologie satellitari e spaziali.
  • L’energia solare viene utilizzata per varie attività domestiche e industriali.
  • L’energia luminosa (radiazione elettromagnetica) è utilizzata nell’industria delle telecomunicazioni.
  • L’energia luminosa viene utilizzata anche per molteplici trattamenti medici.

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