نور یکی از مباحث و پدیده هایی است که از قرن هیجدهم دانشمندان را به خود معطوف کرده است . دوگانه بودن خواص نور ، یکی از مهم ترین عامل جذب دیگران به خود بوده است .
نور یکی از مباحث و پدیده هایی است که از قرن هیجدهم دانشمندان را به خود معطوف کرده است . دوگانه بودن خواص نور ، یکی از مهم ترین عامل جذب دیگران به خود بوده است . الکترون ها نیز همانند نور دارای خواص موجی و مادی می باشند ، هنگامی که الکترون های یک اتم ، انرژی دریافت می کنند به سطوح بالای اتم می روند که حالت برانگیختن به اتم دست داده می شود . هنگامی که الکترون ها از سطوح انرژی بالاتر به سطوح انرژی پایین تر می روند ، آن مقدار انرژی که دریافت کرده اند را به صورت نور پس می دهند .
ارتعاش اتم ها باعث تولید نور می شود ، و نور گسیل شده از الکترون های یک اتم ، در یک جهت و راستا قرار دارند . اما نور های گسیلی از مجموعه اتم ها در تمام جهات و به خط مستقیم سیر می کنند . در لیزر نور های گسیلی در یک جهت و راستا است .
نور را می توان در فرآیند های فیزیکی ، واکنش های شیمیایی ، سوختن و شکاف های هسته ای ، مشاهده کرد . قبل از شروع در مورد تولید نور در این فرآیند ، بهتر است ابتدا بحثی در مورد گرما داشته باشیم . با پی بردن به ماهیت گرما ، می توانیم نور را به آسانی بشناسیم . گرما موجی است که طول موجش بزرگتر از طول موج نور مرئی است .
هنگامی که امواج گرما انرژی دریافت می کنند ، طول موج آن ها کاهش می یابد و با دریافت انرژی به طور متداول ، این امواج در محدوده طیف رنگی ( نور مرئی ) قرار می گیرند ، که در این حالت ما ، این امواج گرما را به صورت نور مشاهده می کنیم .این امواج با دریافت انرژی بیشتر ، از محدوده نور مرئی خارج می شوند ( مانند شکاف های هسته ای) .
پس امواج گرما در دو حالت ، نامرئی هستند : امواجی که طول موجشان بیشتر از طول موج پرتو فرو سرخ و همچنین امواجی که طول موجشان کمتر از طول موج پرتو فرا بنفش است . با این ایده ، عقیده همفری دیوی مبتنی بر اینکه نور از تمرکز گرما در یک نقطه ایجاد می شود ، اثبات می شود .
پس به این نتیجه می رسیم که مبنای نور گرما ست . حال به بحث اول خود بر می گردیم ، و ابتدا از تولید نور در فرآیند فیزیکی می پردازیم : اگر به یک لامپ نگاه کرده باشید متوجه می شوید که عامل روشنایی آن یک رشته فلزی است که می درخشد ، و یا اگر به یک آهن گداخته ای توجه کرده باشید ، می بینید که آهن بر اثر حرارت روشنایی بدست آورده است .
● عوامل انتشار نور در این فرآیند ها :
تمام مواد از ذرات بسیار ریزی ( مولکول ها و اتم ها ) تشکیل شده اند که این مواد پیوسته در حال حرکتند . در ترمو دینامیک جنبش مولکول ها را گرما می نامند ، پس مواد در خود گرما دارند ، بنابراین از مواد امواج گرمایی تولید می شود . هنگامی که این مواد انرژی دریافت می کنند ، امواج گرمایی آن ها نیز با دریافت این مقدار انرژی طول موجشان کاهش پیدا می کند ، ودر نتیجه در محدوده نور مرئی قرار می گیرند .
فلز مقاوم رسانایی است که مقاومت الکتریکی آن زیاد است .
هنگامی که آن را در مدار می گذاریم و جریان را از آن عبور می دهیم ، الکترون های حامل انرژی در مدار ، بر اثر بر خورد با اتم های فلز ، مقداری از انرژی خود را به فلز منتقل می کنند ، و از این طریق امواج گرمای فلز ، انرژی دریافت می کنند . و در نهایت ما این امواج گرمایی را به صورت نور مشاهده خواهیم کرد .
طرز و مبنای ساختار روشنایی لامپ اینگونه است . وهمچنین می توان با حرارت دادن برخی از فلزات ، به امواج گرمایی آن ها انرژی داد . (البته موادی که از این طریق برای تولید نور مورد استفاده قرار می گیرند ، باید نقطه ذوبشان بالا باشد ، تا انرژی دریافتی باعث ذوب و تغییر حالتشان نشود ) .
واکنش های شیمیایی زمانی رخ می دهند که در طی یک فرآیند ، پیوند میان دو اتم یا دو یون شکسته شود و از طریق تشکیل پیوند جدید ، یک ماده جدید ایجاد می شود .
برای شکستن پیوند مقداری انرژی مصرف و بر اثر تشکیل پیوند مقداری انرژی آزاد می شود . انرژی مبادله شده در این واکنش ها به صورت گرما ست . اگر گرما انرژی بیشتری را دریافت کند ، آنگاه به نور تبدیل می شود .
پس اساس و پایه تبادل انرژی در واکنش های شیمیایی ، انرژی گرمایی است . می دانیم که پیوندها بر اثر تبادل یا به اشتراک گذاشتن الکترون های لایه ظرفبت ایجاد می شود . الکترون ها بر اثر اختلاف پتانسیل الکتریکی از نقطه ای به نقطه ای دیگر جابجا می شوند .
اگر الکترون از سطح انرژی بالاتر به سطح پایین تر برود ، مقداری از انرژی پتانسیل آن کاهش و به صورت انرژی جنبشی تبدیل می شود ، که می توان از انرژی آن در فعالیت های مختلف استفاده کرد . اما اگر بخواهیم الکترون را از سطح انرژی پایین به سطح بالا ببریم ، باید مقداری انرژی به آن بدهیم . تشکیل و شکستن پیوندها نیز بر اساس ایجاد اختلاف پتانسیل الکتریکی است .
هنگامی که پیوندی تشکیل می شود ، الکترون های لایه ظرفیت یک اتم از سطح انرژی بالاتر ( اتمی که الکتروگا تیوی آن کم است ) به سطح انرژی پایین تر (اتمی که الکتروگاتیوی آن زیاد است ) می رود و درنتیجه در این مسیر مقداری انرژی آزاد می کند . اما هنگامی که پیوند شکسته می شود ، الکترون از سطح انرژی پایین تر به سطح انرژی بالاتر منتقل می شود ، که برای این کار انرژی لازم است . به همین دلیل است که شکستن پیوند گرماگیر و تشکیل آن گرماده .
در یک واکنش شیمیایی فقط پیوند هایی که حساس و ضعیف و یا در برابر پیوند های مواد دیگر ناپایدار هستند (ناپایداری پیوندها بر اثر اختلاف پتانسیل الکتریکی بین دو محدوده اتم ایجاد می شود )، می شکنند . و از طریق تشکیل پیوند جدید ، مواد جدیدی حاصل می شوند .
پس در یک واکنش شیمیایی بر اثر شکسته شدن و تشکیل پیوندها ، گرما مبادله می شود . انرژی یک واکنش شیمیایی برابر است با مجموع انرژی آزاد شده بر اثر تشکیل پیوند ، و انرژی لازم برای شکستن پیوند .
اگر انرژی لازم برای شکستن پیوندها کمتر از انرژی آزاد شده بر اثر تشکیل پیوند باشد ، آنگاه واکنش گرماده است ،که در این واکنش ها می توان گرما و نور مشاهده کرد . سوختن تمام هیدروکربنات ها ، گرماده است .
انرژی چیست ؟
انرژی باعث وقوع پدیدههای مختلف در اطراف ما می شود. در خلال روز ، خورشید روشنایی و انرژی گرمایی تولید می کند . اما در شب لامپها با استفاده از انرژی الکتریکی مسیر خیابانها را برای ما روشن
می سازد. یک ماشین توسط بنزین ، که یک نوع انرژی ذخیره ای است ، حرکت می کند.حتی غذایی که ما می خوریم حاوی انرژی است. از این انرژی برای کار و بازی استفاده می کنیم . بدین ترتیب همانطوریکه در مقدمه گفته شد انرژی را می توان «توانایی انجام کار» تعریف نمود.
انرژی به شکلهای مختلفی وجود دارد که از آن میان می توان به انرژی شیمیایی ، انرژی الکتریکی ، گرما (انرژی حرارتی) ، نور ( انرژی تابشی) ، انرژی مکانیکی و انرژی هسته ای اشاره نمود.
انرژی ذخیره ای و حرکتی
انرژی باعث وقوع پدیده های مختلف شده و به دو نوع تقسیم می شود:
- انرژی ذخیره ای که انرژی پتانسیل نامیده می شود .