ENERGIA LUMINOSA: CARACTERÍSTICAS, TIPOS, OBTENÇÃO, EXEMPLOS - CIÊNCIA - 2025

A energia luminosa ou luz é a luz que carrega uma onda eletromagnética. É a energia que torna visível o mundo à nossa volta e sua principal fonte é o Sol, formando parte do espectro eletromagnético, junto com outras formas de radiação não visíveis.

As ondas eletromagnéticas estabelecem interação com a matéria e são capazes de produzir vários efeitos de acordo com a energia que carregam. Assim, a luz não só permite que os objetos sejam vistos, mas também gera mudanças na matéria.

Figura 1. O Sol é a principal fonte de energia luminosa da Terra. Fonte: Pixabay.

Características da energia da luz

Entre as principais características da energia luminosa estão:

-Tem uma natureza dupla: no nível macroscópico a luz se comporta como uma onda, mas no nível microscópico exibe propriedades de partícula.

-É transportado por pacotes ou "quanta" de luz chamados fótons. Os fótons não têm massa e carga elétrica, mas podem interagir com outras partículas, como átomos, moléculas ou elétrons e transferir impulso para eles.

-Não requer um meio material para espalhar. Você pode fazer isso no vácuo à velocidade da luz: c = 3 × 10 ⁸ m / s.

-A energia da luz depende da frequência da onda. Se denotarmos a energia ef como a frequência como E, a energia da luz é dada por E = hf onde h é a constante de Planck, cujo valor é 6,625 10 ^–34 J • s. Quanto mais alta a frequência, mais energia.

-Como outros tipos de energia, é medida em Joules (J) no Sistema Internacional de Unidades SI.

-Os comprimentos de onda da luz visível estão entre 400 e 700 nanômetros. 1 nanômetro, abreviado como nm, é igual a 1 x 10 ^-9 m.

-Frequência e comprimento de onda λ são relacionados por c = λ.f, portanto E = hc / λ.

Tipos de energia luminosa

A energia da luz pode ser classificada de acordo com sua fonte em:

-Natural

-Artificial

Figura 2. O espectro de luz visível das ondas eletromagnéticas é a estreita faixa colorida. Fonte: F. Zapata.

Energia da luz natural

A fonte natural de energia luminosa por excelência é o Sol. Por ser uma estrela, o Sol tem em seu centro um reator nuclear que transforma o hidrogênio em hélio por meio de reações que produzem imensas quantidades de energia.

Essa energia deixa o Sol na forma de luz, calor e outros tipos de radiação, emitindo continuamente cerca de 62.600 quilowatts para cada metro quadrado de superfície -1 quilowatt é equivalente a 1000 watts, que por sua vez é igual a 1000 joules / segundo-.

As plantas usam parte dessa grande quantidade de energia para realizar a fotossíntese, o importante processo que forma a base da vida na Terra. Outra fonte de luz natural, mas com muito menos energia, é a bioluminescência, fenômeno no qual organismos vivos produzem luz.

O relâmpago e o fogo são outras fontes de energia luminosa na natureza, os primeiros não são controláveis ​​e o último acompanha a humanidade desde os tempos pré-históricos.

Energia de luz artificial

Já as fontes artificiais de energia luminosa requerem a conversão de outros tipos de energia, como elétrica, química ou calorífica, em luz. As lâmpadas incandescentes se enquadram nesta categoria, cujo filamento extremamente quente emite luz. Ou também a luz que se obtém por processos de combustão, como a chama de uma vela.

Uma fonte de energia luminosa muito interessante é o laser. Tem muitas aplicações em vários campos, incluindo medicina, comunicações, segurança, computação e tecnologia aeroespacial, entre outros.

Figura 3. Uma máquina de corte usa um laser para fazer cortes industriais de alta precisão. Fonte: Pixabay.

Usos da energia da luz

A energia da luz nos ajuda a nos comunicarmos com o mundo ao nosso redor, agindo como portador e transmissor de dados e informando-nos sobre as condições ambientais. Os antigos gregos já usavam espelhos para enviar sinais de forma rudimentar por longas distâncias.

Quando assistimos à televisão, por exemplo, os dados que ela emite, na forma de imagens, chegam ao nosso cérebro por meio do sentido da visão, que requer energia luminosa para deixar uma marca no nervo óptico.

Aliás, para a comunicação telefônica, a energia da luz também é importante, por meio das chamadas fibras ópticas que conduzem a energia da luz, minimizando as perdas.

Tudo o que sabemos sobre objetos distantes são as informações recebidas por meio da luz que eles emitem, analisadas com vários instrumentos: telescópios, espectrógrafos e interferômetros.

Os primeiros ajudam a coletar a forma dos objetos, seu brilho - se muitos fótons chegam aos nossos olhos é um objeto brilhante - e sua cor, que depende do comprimento de onda.

Também dá uma ideia de seu movimento, pois a energia dos fótons que um observador detecta é diferente quando a fonte que emite está em movimento. Isso é chamado de efeito Doppler.

Os espectrógrafos coletam a maneira como essa luz é distribuída - o espectro - e o analisam para ter uma ideia da composição do objeto. E com um interferômetro, você pode distinguir a luz de duas fontes, mesmo que o telescópio não tenha resolução suficiente para distinguir entre as duas.

O efeito fotovoltaico

A energia luminosa emitida pelo Sol pode ser convertida em eletricidade graças ao efeito fotovoltaico, descoberto em 1839 pelo cientista francês Alexandre Becquerel (1820-1891), pai de Henri Becquerel, que descobriu a radioatividade.

Isso se baseia no fato de que a luz é capaz de produzir uma corrente elétrica, ao iluminar compostos semicondutores de silício que contêm impurezas de outros elementos. Acontece que quando a luz ilumina o material, ela transfere energia que aumenta a mobilidade dos elétrons de valência e, assim, aumenta sua condução elétrica.

Obtendo

Desde o seu início, a humanidade tem procurado controlar todas as formas de energia, incluindo a energia da luz. Apesar de o Sol ser uma fonte quase inesgotável durante o dia, sempre foi necessário produzir luz de alguma forma para se proteger dos predadores e continuar a realizar as tarefas iniciadas durante o dia.

É possível obter energia luminosa por meio de alguns processos controláveis ​​de alguma forma:

-Combustão, ao queimar uma substância oxida-se, libertando calor e muitas vezes luz durante o processo.

-Incandescência, ao aquecer um filamento de tungstênio por exemplo, como os de lâmpadas elétricas.

Figura 4. Lâmpadas incandescentes funcionam passando uma corrente elétrica por um filamento de tungstênio. Quando aquecido, emite calor e luz. Fonte: Pixabay.

-Luminescência, neste efeito a luz é produzida excitando de alguma forma certas substâncias. Alguns insetos e algas produzem luz, que é chamada de bioluminescência.

-Electroluminescência, são materiais que emitem luz quando estimulados por uma corrente elétrica.

Com qualquer um desses métodos, a luz é obtida diretamente, que sempre tem energia luminosa. Agora, produzir energia luminosa em grandes quantidades é outra coisa.

Vantagem

-A energia leve tem um papel especialmente relevante na transmissão de informações.

-A utilização da energia luminosa do Sol é gratuita, é também uma fonte quase inesgotável, como já dissemos.

-A energia leve, por si só, não é poluente (mas alguns processos para obtê-la podem ser).

-Em locais onde a luz solar é abundante durante todo o ano, é possível gerar eletricidade com o efeito fotovoltaico e assim reduzir a dependência de combustíveis fósseis.

-As instalações que utilizam a energia luminosa do Sol são de fácil manutenção.

-A curta exposição ao sol é necessária para que o corpo humano sintetize a vitamina D, essencial para ossos saudáveis.

-Sem energia luminosa, as plantas não podem realizar a fotossíntese, que é a base da vida na Terra.

Desvantagens

-Não é armazenável, ao contrário de outros tipos de energia. Mas as células fotovoltaicas podem ser alimentadas por baterias para estender seu uso.

-Em princípio, as instalações que utilizam a energia da luz são caras e também requerem espaço, embora os custos tenham diminuído com o tempo e as melhorias. Novos materiais e células fotovoltaicas flexíveis estão sendo testados para otimizar o uso do espaço.

- A exposição direta ou prolongada ao sol causa danos à pele e à visão, mas principalmente por causa da radiação ultravioleta, que não podemos ver.

Exemplos de energia luminosa

Ao longo das seções anteriores, mencionamos muitos exemplos de energia luminosa: luz solar, velas, lasers. Em particular, existem alguns exemplos muito interessantes de energia luminosa, devido a alguns dos efeitos mencionados acima:

Luz LED

Figura 5. As lâmpadas LED são mais eficientes do que as lâmpadas incandescentes, pois emitem menos calor e emitem energia luminosa por mais tempo. Fonte: Pixabay.

O nome de luz LED deriva do inglês Light Emitting Diode e é produzido pela passagem de uma corrente elétrica de baixa intensidade através de um material semicondutor, que em resposta emite luz intensa e de alto desempenho.

As lâmpadas LED duram muito mais do que as lâmpadas incandescentes tradicionais e são muito mais eficientes do que as lâmpadas incandescentes tradicionais, nas quais quase toda a energia é transformada em calor, ao invés de luz. É por isso que as lâmpadas LED são menos poluentes, embora seu custo seja superior ao das lâmpadas incandescentes.

Bioluminescência

Muitos seres vivos são capazes de converter energia química em energia luminosa, por meio de uma reação bioquímica dentro deles. Insetos, peixes e bactérias, entre outros, são capazes de produzir sua própria luz.

E o fazem por diferentes motivos: proteção, atração de companheiro, como recurso para pegar uma presa, para se comunicar e, obviamente, para iluminar o caminho.

Referências

1. Blair, B. The Basics of Light. Recuperado de: blair.pha.jhu.edu
2. Energia solar. Efeito fotovoltaico. Recuperado de: solar-energia.net.
3. Tillery, B. 2013. Integrate Science.6th. Edição. McGraw Hill.
4. Universo hoje. O que é energia luminosa. Recuperado de: universetoday.com.
5. Vedantu. Energia luminosa. Recuperado de: vedantu.com.
6. Wikipedia. Energia luminosa. Recuperado de: es.wikipedia.org.