प्रकाश ऊर्जा: विशेषताएँ, प्रकार, प्राप्त करना, उदाहरण - विज्ञान - 2025

प्रकाश ऊर्जा या प्रकाश प्रकाश एक विद्युत चुम्बकीय तरंग वहन करती है। यह वह ऊर्जा है जो हमारे आस-पास की दुनिया को दिखाई देती है और इसका मुख्य स्रोत सूर्य है, जो विद्युत चुम्बकीय स्पेक्ट्रम का हिस्सा है, साथ ही गैर-दृश्य विकिरण के अन्य रूपों के साथ।

विद्युत चुम्बकीय तरंगें पदार्थ के साथ संपर्क स्थापित करती हैं और वे जो ऊर्जा लेती हैं, उसके अनुसार विभिन्न प्रभावों का उत्पादन करने में सक्षम हैं। इस प्रकार, प्रकाश न केवल वस्तुओं को देखने की अनुमति देता है, बल्कि पदार्थ में परिवर्तन भी उत्पन्न करता है।

चित्र 1. सूर्य पृथ्वी पर प्रकाश ऊर्जा का मुख्य स्रोत है। स्रोत: पिक्साबे

प्रकाश ऊर्जा के लक्षण

प्रकाश ऊर्जा की मुख्य विशेषताओं में हैं:

-इसकी एक दोहरी प्रकृति है: मैक्रोस्कोपिक स्तर पर प्रकाश एक लहर की तरह व्यवहार करता है, लेकिन सूक्ष्म स्तर पर यह कण गुणों को प्रदर्शित करता है।

-यह पैकेज या प्रकाश के "क्वांटा" द्वारा फोटॉन कहलाता है। फोटॉन में द्रव्यमान और विद्युत आवेश नहीं होते हैं, लेकिन वे अन्य कणों जैसे परमाणु, अणु या इलेक्ट्रॉनों के साथ बातचीत कर सकते हैं और उन्हें गति प्रदान कर सकते हैं।

-इसे फैलाने के लिए किसी भौतिक माध्यम की आवश्यकता नहीं होती है। आप इसे प्रकाश की गति से निर्वात में कर सकते हैं: c = 3 × 10 ⁸ m / s।

-प्रकाश ऊर्जा तरंग की आवृत्ति पर निर्भर करती है। यदि हम ऊर्जा और च को ई के रूप में आवृत्ति के रूप में निरूपित करते हैं, तो प्रकाश ऊर्जा ई = एचएफ द्वारा दी जाती है जहां एच प्लैंक स्थिर है, जिसका मूल्य 6.625 ^10-34 जे • एस है। उच्च आवृत्ति, अधिक ऊर्जा।

-जैसे अन्य प्रकार की ऊर्जा है, इसे इंटरनेशनल सिस्टम ऑफ यूनिट्स जूल (J) में मापा जाता है।

दृश्यमान प्रकाश की तरंग दैर्ध्य 400 और 700 नैनोमीटर के बीच होती है। 1 नैनोमीटर, जिसे एनएम के रूप में संक्षिप्त किया गया है, 1 x 10 ^-9 मीटर के बराबर है ।

-Frequency और तरंग दैर्ध्य λ c = λ.f द्वारा संबंधित हैं, इसलिए E = hc / λ।

प्रकाश ऊर्जा के प्रकार

प्रकाश ऊर्जा को इसके स्रोत के अनुसार वर्गीकृत किया जा सकता है:

-प्राकृतिक

-Artificial

चित्रा 2. विद्युत चुम्बकीय तरंगों का दृश्य प्रकाश स्पेक्ट्रम संकीर्ण रंग का बैंड है। स्रोत: एफ। ज़पाटा

प्राकृतिक प्रकाश ऊर्जा

प्रकाश ऊर्जा की उत्कृष्टता का प्राकृतिक स्रोत सूर्य है। एक तारा होने के नाते, सूर्य के केंद्र में एक परमाणु रिएक्टर है जो हाइड्रोजन को हीलियम में बदल देता है जो प्रतिक्रियाओं के माध्यम से ऊर्जा की प्रचुर मात्रा में उत्पादन करता है।

यह ऊर्जा सूर्य को प्रकाश, ऊष्मा और अन्य प्रकार के विकिरण के रूप में छोड़ती है, प्रत्येक वर्ग मीटर सतह के लिए लगभग 62,600 किलोवाट को लगातार उत्सर्जित करती है -1 किलोवाट 1000 वाट के बराबर है, जो बदले में 1000 जूल के बराबर है - या।

प्रकाश संश्लेषण को अंजाम देने के लिए पौधे इस बड़ी मात्रा में ऊर्जा का उपयोग करते हैं, यह महत्वपूर्ण प्रक्रिया है जो पृथ्वी पर जीवन का आधार बनती है। प्राकृतिक प्रकाश का एक अन्य स्रोत, लेकिन बहुत कम ऊर्जा के साथ, bioluminescence है, एक घटना जिसमें जीवित जीव प्रकाश का उत्पादन करते हैं।

बिजली और आग प्रकृति में प्रकाश ऊर्जा के अन्य स्रोत हैं, पूर्व नियंत्रणीय नहीं हैं और बाद वाले प्रागैतिहासिक काल से मानवता के साथ हैं।

कृत्रिम प्रकाश ऊर्जा

प्रकाश ऊर्जा के कृत्रिम स्रोतों के लिए, उन्हें अन्य प्रकार की ऊर्जा, जैसे विद्युत, रासायनिक या कैलोरी, को प्रकाश में परिवर्तित करने की आवश्यकता होती है। तापदीप्त बल्ब इस श्रेणी में आते हैं, जिनका अत्यधिक गर्म रेशा प्रकाश उत्सर्जित करता है। या वह प्रकाश भी जो दहन प्रक्रियाओं के माध्यम से प्राप्त होता है, जैसे मोमबत्ती की लौ।

प्रकाश ऊर्जा का एक बहुत ही दिलचस्प स्रोत लेजर है। इसमें चिकित्सा, संचार, सुरक्षा, कंप्यूटिंग और एयरोस्पेस प्रौद्योगिकी सहित कई क्षेत्रों में कई अनुप्रयोग हैं।

चित्रा 3. एक काटने की मशीन उच्च-सटीक औद्योगिक कटौती करने के लिए एक लेजर का उपयोग करती है। स्रोत: पिक्साबे

प्रकाश ऊर्जा का उपयोग

प्रकाश ऊर्जा हमें अपने आस-पास की दुनिया के साथ संवाद करने में मदद करती है, एक वाहक के रूप में कार्य करती है और डेटा के ट्रांसमीटर और पर्यावरणीय परिस्थितियों से हमें अवगत कराती है। प्राचीन यूनानियों ने पहले से ही लंबी दूरी पर अल्पविकसित तरीके से संकेत भेजने के लिए दर्पण का उपयोग किया था।

जब हम टेलीविज़न देखते हैं, उदाहरण के लिए, यह डेटा, जो छवियों के रूप में उत्सर्जित होता है, दृष्टि की भावना के माध्यम से हमारे मस्तिष्क तक पहुंचता है, जिसे ऑप्टिक तंत्रिका पर छाप छोड़ने के लिए प्रकाश ऊर्जा की आवश्यकता होती है।

वैसे, टेलीफोन संचार के लिए, प्रकाश ऊर्जा भी महत्वपूर्ण है, तथाकथित ऑप्टिकल फाइबर के माध्यम से जो प्रकाश ऊर्जा का संचालन करते हैं, नुकसान को कम करते हैं।

दूर की वस्तुओं के बारे में हम सभी जानते हैं कि वे जो प्रकाश उत्सर्जित करते हैं, विभिन्न उपकरणों के साथ उनका विश्लेषण किया जाता है: टेलीस्कोप, स्पेक्ट्रोग्राफ और इंटरफेरोमीटर।

पूर्व वस्तुओं के आकार को इकट्ठा करने में मदद, उनकी चमक - अगर कई फोटोन हमारी आंखों तक पहुंचते हैं तो यह एक चमकदार वस्तु है - और उनका रंग, जो तरंगदैर्ध्य पर निर्भर करता है।

यह अपने आंदोलन का एक विचार भी देता है, क्योंकि फोटॉनों की ऊर्जा जो एक पर्यवेक्षक का पता लगाता है वह अलग है जब स्रोत जो इसे उत्सर्जित करता है वह गति में है। इसे डॉपलर प्रभाव कहा जाता है।

स्पेक्ट्रोग्राफ्स इस प्रकाश को वितरित करने के तरीके को इकट्ठा करते हैं - स्पेक्ट्रम - और वस्तु की संरचना का अंदाजा लगाने के लिए इसका विश्लेषण करते हैं। और एक इंटरफेरोमीटर के साथ, आप दो स्रोतों से प्रकाश को भेद कर सकते हैं, भले ही दूरबीन में दोनों के बीच अंतर करने के लिए पर्याप्त संकल्प न हो।

फोटोवोल्टिक प्रभाव

सूर्य द्वारा उत्सर्जित प्रकाश ऊर्जा को फोटोवोल्टिक प्रभाव के कारण बिजली में परिवर्तित किया जा सकता है, 1839 में फ्रांसीसी वैज्ञानिक एलेक्जेंडर बीकरेल (1820-1891), हेनरी बेकरेल के पिता ने रेडियोधर्मिता की खोज की थी।

यह इस तथ्य पर आधारित है कि प्रकाश एक विद्युत प्रवाह का उत्पादन करने में सक्षम है, अर्धचालक सिलिकॉन यौगिकों को रोशन करके जिसमें अन्य तत्वों की अशुद्धियां हैं। ऐसा होता है कि जब प्रकाश सामग्री को रोशन करता है, तो यह ऊर्जा को स्थानांतरित करता है जो वैलेंस इलेक्ट्रॉनों की गतिशीलता को बढ़ाता है, और इस प्रकार इसकी विद्युत चालकता को बढ़ाता है।

प्राप्त

अपनी स्थापना के बाद से, मानवता ने प्रकाश ऊर्जा सहित ऊर्जा के सभी रूपों को नियंत्रित करने की मांग की है। इस तथ्य के बावजूद कि सूर्य दिन के घंटों में लगभग एक अटूट स्रोत प्रदान करता है, हमेशा शिकारियों से खुद को बचाने के लिए किसी तरह से प्रकाश उत्पन्न करना और दिन के दौरान शुरू किए गए कार्यों को करना जारी रखना आवश्यक था।

कुछ प्रक्रियाओं के माध्यम से प्रकाश ऊर्जा प्राप्त करना संभव है जो किसी तरह से चलाया जा सकता है:

-कम्बोशन, जब कोई पदार्थ जलता है, तो यह ऑक्सीकरण करता है, प्रक्रिया के दौरान गर्मी और अक्सर प्रकाश को बंद कर देता है।

-इन्सेन्डेन्स, जब टंगस्टन फिलामेंट को गर्म करते हैं, जैसे कि बिजली के बल्ब।

चित्रा 4. गरमागरम बल्ब एक टंगस्टन फिलामेंट के माध्यम से एक विद्युत प्रवाह पारित करके काम करते हैं। गर्म होने पर, यह गर्मी और प्रकाश उत्सर्जित करता है। स्रोत: पिक्साबे

-ल्यूमिनेशन, इस प्रभाव में किसी खास तरह के रोमांचक पदार्थों द्वारा प्रकाश उत्पन्न किया जाता है। कुछ कीड़े और शैवाल प्रकाश का उत्पादन करते हैं, जिसे बायोलुमिनेसेंस कहा जाता है।

-इलेक्ट्रोल्यूमिनिसेंस, ऐसी सामग्रियां हैं जो विद्युत प्रवाह द्वारा उत्तेजित होने पर प्रकाश उत्सर्जित करती हैं।

इन विधियों में से किसी के साथ, प्रकाश सीधे प्राप्त होता है, जिसमें हमेशा प्रकाश ऊर्जा होती है। अब, बड़ी मात्रा में प्रकाश ऊर्जा का उत्पादन कुछ और है।

फायदा

-Light ऊर्जा की सूचना के प्रसारण में विशेष रूप से प्रासंगिक भूमिका है।

-सूर्य से प्रकाश ऊर्जा का उपयोग करना नि: शुल्क है, यह एक लगभग अटूट स्रोत भी है, जैसा कि हमने कहा है।

-उत्कृष्ट ऊर्जा, अपने आप में, प्रदूषणकारी नहीं है (लेकिन इसे प्राप्त करने के लिए कुछ प्रक्रियाएं हो सकती हैं)।

-जिस स्थान पर साल भर धूप रहती है, वहां फोटोवोल्टिक प्रभाव से बिजली उत्पन्न करना संभव होता है और इस तरह जीवाश्म ईंधन पर निर्भरता कम होती है।

-सुविधाएँ जो सूर्य की प्रकाश ऊर्जा का उपयोग करती हैं, उन्हें बनाए रखना आसान है।

स्वस्थ शरीर के लिए आवश्यक विटामिन डी को संश्लेषित करने के लिए मानव शरीर के लिए सूर्य के प्रकाश के संपर्क में आना आवश्यक है।

प्रकाश ऊर्जा के साथ, पौधे प्रकाश संश्लेषण नहीं कर सकते हैं, जो पृथ्वी पर जीवन का आधार है।

नुकसान

-यह अन्य प्रकार की ऊर्जा के विपरीत, मनमोहक नहीं है। लेकिन उनके उपयोग को विस्तारित करने के लिए फोटोवोल्टिक कोशिकाओं को बैटरी द्वारा समर्थित किया जा सकता है।

-सिद्धांत रूप में, प्रकाश ऊर्जा का उपयोग करने वाली सुविधाएं महंगी हैं और उन्हें स्थान की आवश्यकता है, हालांकि समय और सुधार के साथ लागत में कमी आई है। नई सामग्री और लचीली फोटोवोल्टिक कोशिकाओं को वर्तमान में अंतरिक्ष के उपयोग का अनुकूलन करने के लिए परीक्षण किया जा रहा है।

-सूर्य के लंबे समय तक या सीधे संपर्क में आने से त्वचा और आंखों की रोशनी को नुकसान होता है, लेकिन मुख्य रूप से पराबैंगनी विकिरण के कारण होता है, जिसे देख नहीं सकते।

प्रकाश ऊर्जा के उदाहरण

पिछले खंडों में हमने प्रकाश ऊर्जा के कई उदाहरणों का उल्लेख किया है: सूरज की रोशनी, मोमबत्तियाँ, लेजर। विशेष रूप से, प्रकाश ऊर्जा के कुछ बहुत ही दिलचस्प उदाहरण हैं, जो ऊपर दिए गए कुछ प्रभावों के कारण हैं:

नेतृत्व में प्रकाश

चित्रा 5. एलईडी रोशनी गरमागरम रोशनी की तुलना में अधिक कुशल हैं, क्योंकि वे कम गर्मी देते हैं और लंबे समय तक प्रकाश ऊर्जा का उत्सर्जन करते हैं। स्रोत: पिक्साबे

एलईडी लाइट का नाम इंग्लिश लाइट एमिटिंग डायोड से निकला है और यह अर्धचालक सामग्री के माध्यम से एक कम तीव्रता के विद्युत प्रवाह से गुजरता है, जो प्रतिक्रिया में तीव्र और उच्च-प्रदर्शन प्रकाश का उत्सर्जन करता है।

एलईडी लैंप पारंपरिक तापदीप्त बल्बों की तुलना में बहुत लंबे समय तक चलते हैं और पारंपरिक तापदीप्त बल्बों की तुलना में बहुत अधिक कुशल होते हैं, जिसमें प्रकाश के बजाय लगभग सभी ऊर्जा गर्मी में तब्दील हो जाती है। यही कारण है कि एलईडी लाइट्स कम प्रदूषणकारी हैं, हालांकि उनकी लागत तापदीप्त रोशनी की तुलना में अधिक है।

bioluminescence

कई जीवित प्राणी रासायनिक ऊर्जा को प्रकाश ऊर्जा में परिवर्तित करने में सक्षम हैं, उनके अंदर एक जैव रासायनिक प्रतिक्रिया के माध्यम से। कीड़े, मछली और बैक्टीरिया, दूसरों के बीच, अपने स्वयं के प्रकाश का उत्पादन करने में सक्षम हैं।

और वे इसे विभिन्न कारणों से करते हैं: संरक्षण, एक साथी को आकर्षित करना, शिकार को पकड़ने के लिए एक संसाधन के रूप में, संवाद करने के लिए और जाहिर है, जिस तरह से प्रकाश करने के लिए।

संदर्भ

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