الطاقة الضوئية

هي عبارة عن موجات كهرو مغناطيسية تحتوي كل منها على حزم من الفوتونات ، وتختلف الموجات الكهرومغناطيسية في خواصها الفيزيائية باختلاف الأطوال الموجية ، ومن الأمثلة عليها الأشعة السينية : وهي عبارة عن أشعة غير مرئية ذات طول موجي قصير جدا وتستخدم في المجال الطبي ، وكذلك أشعة جاما : وهي أشعة لا تتأثر بالمجالات الكهربائية أو المغناطيسية ولها القدرة على النفاذ وتعتبر من الأشعة الخطرة .

تطبيقات الطاقة الضوئية 

( الأالياف الضوئية - الليزر (بالإنجليزية: LASER وهي اختصار لعبارة : 

Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation

وتعني ( تضخيم الضوء بانبعاث الإشعاع المحفز) وهى عبارة عن حزمة ضوئية ذات فوتونات تشترك في ترددها وتتطابق موجاتها بحيث تحدث ظاهرة التداخل البناء بين موجاتها لتتحول إلى نبضة ضوئية ذات طاقة عالية. ويمكن تشبيه نبضة شعاع الليزر بالكتيبة العسكرية حيث يتقدم جميع العسكر بخطوات متوافقة منتظمة، بينما يشع المصدر الضوئي العادي موجات ضوئية مبعثرة غير منتظمة فلا يكون لها قوة الليزر. وباستخدام بلورات لمواد مناسبة ( مثل الياقوت الأحمر) عالية النقاوة يمكن تحفيز إنتاجها لأشعة ضوئية من لون واحد أي ذو طول موجة واحدة وكذلك في طور موجي واحد، وعند تطابقها مع بعضها وانعكاسها عدة مرات بين 

مرآتين داخل بلورة الليزر ( تصبح كالعسكر في الكتيبة )، فتنتظم الموجات وتتداخل وتخرج من الجهاز بالطاقة الكبيرة المرغوب فيها.
فى الطب:  الجراحة دون دم، وتضميد الجراح الليزر والعلاج الجراحي، حصى الكلى، العلاج، وعلاج العيون، وطب الأسنان .

 الصناعة : القطع واللحام والمواد المعالجة حرارياً .

الدفــــاع : تمييز الأهداف ، وتوجيه الذخائر، الدفاع الصاروخي، الرادار .

البحــــث : التحليل الطيفي، التذرية ، الليزر، ، التداخل بالليزر .

تطوير المنتجات التجارية : طابعات الليزر، الأقراص المدمجة، ماسحات الباركود، الحرارة،

 مؤشرات ليزر، الصور المجسمة.

التصورات السابقة للطاقة الضوئية وأوجه القصور بها 

فى الدراسات والتصورات السابقة تـم تعريف الضوء بأنه يتكون من جسيمات أو " كمات " (سماها نيوتن " كوربسكلات" وسماها إينشتين " فوتونات" ) 
بينما كان رأى علماء آخرون أن الضوء ما هو إلا موجات تتماثل كثيرا فى صفاتها مع الطاقة الكهرومغناطيسية . ولكن أثبتت التجارب أن جسيمات الضوء (أو فوتونات الضوء) تتأثر بالمجال المغناطيسى , كما أن شعاع الضوء القادم من الشمس يميل متأثرا بجاذبية كواكب المجموعة الشمسية وجاذبية القمر. 

ورغم ذلك فما زال الجدل محتدما بين العلماء فى شأن توصبف الضوء هل هو جسيمات أم موجات ؟؟ .. وبرى بعض العلماء – حسما للجدل – أن للضوء صفة مزدوجة تجمع صفات الجسيمات والموجات معا . 

كما تم حساب وتقدير سرعة الضوء بحوالى (298000 كم/ ثانية) 
كما تم إعتبار سرعة الضوء هى السرعة القياسية لحركة الطاقة . وكذلك تم إعتبار سرعة الضوء هى السرعة التهائية التى لا تتجاوزها سرعة أى إشعاعات أو أى موجات طاقة أخرى .

وأكدت الدراسات أن أشعة الضوء لها قدرة على النفاذ فى الهواء والماء والزجاج والمواد الشفافة . كما تنحرف أشعة الضوء عند مرورها فى الماء والمواد الشفافة ، كما تنعكس أشعة الضوء هندما تسقط على المرايا والأسطح اللامعة ، كما تتداخل أشعة الضوء نتيجة إنحرافها وإنكسارها فيما يعرف بظاهرة الحيود الضوئى .

كما تنفصل مكونات أشعة الضوء الأبيض عند سقوطها على سطح المنشور الزجاجى الهرمى , وتتجزأ الى ألوان الطيف المرئى التى تظهر فى قوس قزح , وتبدأ باللون البنفسجى فالأخضر فالأزرق فالاصفر وتنتهى باللون الأحمر. كما تبين فيما بعد أن الضوء الأبيض يحتوى الى جانب الألوان السابقة موجات لأشعة غير مرئية منها ما هو على يمين اللون البنفسجى وسمى بالأشعة فوق البنفسجية , ومنها ما هو على يسار اللون الأحمر وسمى بالأشعة تحت الحمراء .
وتنقسم الأجسام بالنسبة للضوء الى : 

- أجسام مضيئة وهى التى تصدر الضوء .

- أجسام لامعة (غير مضيئة) وهى التى تعكس الضوء .

- أجسام شفافة وهى التى يمر بها الضوء دون إنكسار.

- أجسام شبه شفافة وهى التى يمر بها الضوء ولكنه ينكسر خلال مروره ويتشتت .

- أجسام معتمة وهى التى تمتص الضوء الساقط عليها , وعادة ما تكون ذات لون أسود قاتم (غير لامع) .

- ثم الأجسام المنشورية وهى التى تفصل وتجزىء أشعة الضوء الأبيض الى مكوناتها من الألوان والموجات المختلفة.

 كذلك فإن للضوء تأثير كهروكيميائى على بعض المعادن فتشع إلكتروناتها عند تعرضها للضوء . ولا يتوقف إنبعاث الإلكترونات فى هذه الحالة على شدة أو كثافة الضوء , بقدر ما يتوقف على تردد الضوء الساقط عليها ، وتسمى هذه الظاهره بالكهروضوئية , وتستخدم الخلايا الكهروضوئية لتوليد التيار الكهربى من الطاقة الشمسية .

كما أمكن تكبير شعاع الضوء وتركيزه فى حزمة دقيقة موحدة الموجة تسمى الليزر , بمعنى 
وذلك بعد ترشيحه وتنقيته من موجات الضوء سريعة الإنتشار أو الإنكسار.

ويصبح لحزمة الليزر بعد تقويتها وتضخيمها مواصفات وإستخدامات كثيرة مختلفة عن مواصفات الضوء العادى . حيث تزيد قدرة شعاع الليزر على النفاذ فى الأجسام والمواد المعتمة . 

كما يتميز شعاع الليزر بطاقة حرارية عالية تصل الى حد قدرتها على لحام المعادن بدقة لا تتجاوز جزءا من الملليمتر , وكذلك فى قطع وتفتيت الأجسام مما أتاح إستخدامه بشكل واسع فى مجالات الطب والجراحة , والتصوير الداخلى للأجسام و والتصوير تحت الماء , وكذلك فى قطع المعادن والصخور , وفى الطباعة والنقش والحفر المعدنى , وفى الكثير من الأنشطة والفنون .  

كما يمكن لهذا الشعاع أن يسير مجمعا ودون إنتشار يذكر الى مسافات بعيدة , مما أتاح إستخدامه فى رصد وتوجيه الطائرات والأقمار الصناعية وسفن الفضاء , الى جانب أنظمة تتبع وتوجيه القذائف والصواريخ فى المجالات العسكرية والمدنية .  
بحث عن الطاقة الضوئية