Quang năng là gì? Vai trò và những ứng dụng quan trọng trong đời sống

Quang năng là một dạng năng lượng được ứng dụng rất nhiều trong đời sống, chúng có thể chuyển đổi thành nhiều dạng năng lượng khác nhau để đáp ứng nhu cầu đa dạng của con người. Vậy quang năng là gì? Vai trò, tính chất và ứng dụng của chúng ra sao? Bài viết này sẽ giúp bạn hiểu rõ nhất, cùng tìm hiểu ngay nhé!

Tìm hiểu về năng lượng ánh sáng

Năng lượng ánh sáng là một dạng bức xạ điện từ, chúng được tạo thành từ các hạt photon luôn di chuyển với tốc độ khoảng 300.000 km/s.

Năng lượng ánh sáng bao gồm cả ánh sáng nhìn thấy được và ánh sáng không nhìn thấy được. Cụ thể bao gồm các loại ánh sáng sau:

• Ánh sáng khả kiến: Là loại ánh sáng mà mắt người có thể nhìn thấy được và phát hiện được.
• Ánh sáng cực tím (UV): Là loại ánh sáng có bước sóng ngắn hơn ánh sáng khả kiến và mắt thường không thể nhìn thấy được.
• Ánh sáng hồng ngoại: Là ánh sáng có bước sóng dài hơn ánh sáng khả kiến và chủ yếu được cảm nhận dưới dạng nhiệt.

Đơn vị của năng lượng ánh sáng được đo bằng Joule (J). Cường độ ánh sáng được đo bằng lumen hoặc lux. Trong khi, năng lượng điện chuyển đổi thành năng lượng ánh sáng được đo bằng watt (W).

Quang năng là gì?

Quang năng chính là năng lượng ánh sáng. Tuy nhiên, thuật ngữ quang năng thường được dùng để chỉ năng lượng của ánh sáng khả kiến (ánh sáng mà mắt người có thể nhìn thấy) hoặc bức xạ có khả năng tạo ra hiệu ứng quang điện (như ánh sáng mặt trời có thể tạo ra điện trong pin mặt trời).

Quang năng có thể đến từ các nguồn ánh sáng tự nhiên hoặc nhân tạo. Chúng chịu trách nhiệm trực tiếp cho quá trình chiếu sáng, có chức năng quan trọng trong quá trình quang hợp, giúp duy trì sự sống của thực vật trên Trái đất. Ngoài ra, nó còn đóng vai trò quan trọng trong việc chuyển đổi thành các dạng năng lượng khác phục vụ cho đời sống của con người.

• Các nguồn tự nhiên: Bao gồm ánh sáng mặt trời là chủ yếu, chớp, sét, sinh vật phát quang sinh học và các hiện tượng tự nhiên như suối nước nóng phát ra bức xạ hồng ngoại.
• Các nguồn nhân tạo: Thường là các vật chất khi được đốt nóng như:
  • Bóng đèn sợi đốt: Những bóng đèn này tạo ra ánh sáng bằng cách đốt nóng dây tóc cho đến khi nó phát sáng.
  • Bóng đèn huỳnh quang: Bóng đèn sử dụng lớp phủ khí và phốt pho để tạo ra ánh sáng hiệu quả hơn.
  • Điốt phát quang (LED): Đèn LED chuyển đổi năng lượng điện trực tiếp thành năng lượng ánh sáng với lượng nhiệt tỏa ra thấp nhất.
  • Tia laser: Là các chùm năng lượng ánh sáng tập trung được sử dụng trong nhiều ứng dụng khác nhau, từ y học đến viễn thông.

Tính chất của quang năng

Quang năng cũng như năng lượng ánh sáng, chúng có tính chất đặc biệt sau:

• Phản xạ: Khi ánh sáng chiếu vào một bề mặt, nó sẽ bật ngược trở lại, giống như khi chúng ta nhìn thấy hình ảnh của mình trong gương.
• Khúc xạ: Khi ánh sáng đi qua các môi trường khác nhau (ví dụ từ không khí vào nước), nó sẽ bị bẻ cong và thay đổi hướng. Ví dụ như một chiếc muỗng, nó sẽ nhìn như bị cong nếu bạn nhúng vào ly nước.
• Nhiễu xạ: Ánh sáng có thể uốn cong khi đi qua các vật cản hoặc những khe hẹp. Hiện tượng này khiến bạn nhìn thấy những vòng sáng xung quanh ngọn đèn khi nhìn qua cửa sổ có rèm.
• Giao thoa: Khi hai chùm sóng ánh sáng gặp nhau, chúng có thể kết hợp và tạo ra các hoa văn màu sắc. Tính chất này giúp bạn nhìn thấy các màu sắc lấp lánh trên bong bóng xà phòng hoặc vệt dầu trên mặt nước.

Quang năng có thể chuyển đổi thành các dạng năng lượng nào?

Quang năng có thể được chuyển đổi thành các dạng năng lượng khác nhau dựa vào các công nghệ và quá trình khác nhau, bao gồm:

Điện năng: Phổ biến là các tấm pin mặt trời. Các tế bào quang điện trong tấm pin mặt trời sẽ hấp thụ các photon từ ánh sáng mặt trời và giải phóng các electron, tạo ra dòng điện. Từ đó điện năng sẽ được cung cấp cho các thiết bị điện hoạt động.

Nhiệt năng: Điển hình là các công nghệ như máy nước nóng năng lượng mặt trời và lò nướng năng lượng mặt trời. Bởi, khi ánh sáng chiếu vào một bề mặt, các photon ánh sáng sẽ truyền năng lượng cho các nguyên tử và phân tử trong vật liệu, khiến động năng của các hạt tăng lên, dẫn đến nhiệt độ tăng.

Hóa năng: Ánh sáng có thể kích hoạt phản ứng hóa học, chuyển đổi năng lượng của nó thành năng lượng hóa học tiềm năng. Ví dụ điển hình là hiện tượng quang hợp ở thực vật, trong đó năng lượng ánh sáng được sử dụng để chuyển đổi CO2 và nước thành glucose và oxy.

Như vậy, có thể thấy với bản chất linh hoạt của ánh sáng, chúng có thể chuyển đổi thành nhiều dạng năng lượng khác nhau để đáp ứng ngày càng đa dạng nhu cầu của con người.

Các ứng dụng của quang năng trong đời sống

Quang năng là nguồn năng lượng dồi dào và có ở khắp mọi nơi trên trái đất nên chúng được ứng dụng trong đa dạng các ngành nghề và lĩnh vực, cụ thể như sau:

Sản xuất năng lượng: Ứng dụng trong các hệ thống năng lượng mặt trời (tấm pin quang điện) để chuyển đổi ánh sáng thành điện năng cung cấp cho các thiết bị điện trong gia đình và công nghiệp. Hay các thiết bị máy nước nóng năng lượng mặt trời chuyển đổi ánh sáng thành nhiệt năng giúp làm nóng nước.

Ứng dụng trong tự nhiên và sinh học: Như quá trình quang hợp ở thực vật. Thực vật hấp thụ ánh sáng mặt trời để tổng hợp chất hữu cơ, giúp duy trì sự sống của thực vật. Bên cạnh đó, quang năng còn là nguồn năng lượng khởi đầu cho các chuỗi thức ăn trong hệ sinh thái, giúp duy trì sự cân bằng giữa các loài trong tự nhiên.

Ứng dụng trong công nghiệp: Quang năng được ứng dụng để chế tạo pin mặt trời, cảm biến ánh sáng, kính hiển vi, máy ảnh và thiết bị quang học…

Ứng dụng trong y học: Quang năng được sử dụng trong nhiều phương pháp điều trị và chẩn đoán. Chẳng hạn như liệu pháp ánh sáng điều trị các bệnh về da. Hay sử dụng tia laser trong hỗ trợ phẫu thuật, nha khoa và thẩm mỹ. Ngoài ra, còn có ánh sáng hồng ngoại dùng trong chẩn đoán y khoa.

Ứng dụng trong khoa học và công nghệ: Trong lĩnh vực hàng không vũ trụ, tàu vũ trụ và vệ tinh dùng pin mặt trời để cung cấp năng lượng cho các hoạt động của tàu. Trong viễn thông, sợi quang dùng ánh sáng laser để truyền dữ liệu với tốc độ cao…

Quang năng là một nguồn năng lượng tái tạo, dồi dào, giá rẻ, dễ khai thác và ứng dụng được đa dạng hơn so với nhiều nguồn năng lượng khác. Do đó, để tận dụng tối đa tiềm năng của quang năng thì đòi hỏi con người phải nghiên cứu và phát triển mạnh mẽ hơn nữa các công nghệ sử dụng quang năng này. Nếu bạn đang quan tâm đến những sản phẩm năng lượng tái tạo như hệ thống năng lượng mặt trời, hãy để lại thông tin liên hệ để SUNEMIT tư vấn cho bạn nhé!