الضوء والطاقة
ترتبط مصطلحات الضوء والطاقة ارتباطًا وثيقًا، حيث يعتبر الضوء أحد أهم مصادر الطاقة المتجددة. إن الكرة الأرضية وكافة الكائنات الحية تعتمد على ضوء الشمس كمصدر رئيسي للطاقة منذ الأزل وحتى الآن. فالضوء يمثل العنصر الحيوي الذي تكتسب منه الحياة معنىً، ومن هنا يتطلب الأمر فهمًا دقيقًا لطبيعة الضوء والطاقة وعلاقة كل منهما بالآخر.
الضوء
يُعرف الضوء بأنه صورة من الطاقة على شكل إشعاع كهرومغناطيسي يُمكن رؤيته بالعين البشرية. هذا التعريف يتعلق بالضوء المرئي فقط، في حين أن الأشعة الضوئية تشمل مجموعة واسعة من الترددات. حيث تمتد هذه الأشعة بين موجتين: الموجة الأطول المعروفة بالأشعة تحت الحمراء بطول موجي قدره 700 نانومتر، والموجة الأقصر المعروفة بالأشعة فوق البنفسجية بطول موجي يبلغ 400 نانومتر. وتجدر الإشارة إلى أن سرعة الضوء في الفراغ تصل إلى حوالي 300,000,000 كم/ث.
الطاقة
تُعتبر الطاقة جزءًا أساسيًا من الحياة، وهي موجودة بشكل مستمر ولا يمكن إنكارها. ولا تُفنى الطاقة بل يمكن تحويلها من شكل إلى آخر – ما يعني أنها تُنتج عن المادة أو تتحول عليها. تظهر الطاقة بعدة أشكال مختلفة، مثل الطاقة الحرارية، والحركية، والإشعاعية، والكهربائية، والعديد من الأنواع الأخرى المحيطة بنا. وقد أشار العالم آينشتاين في عام 1905 إلى أن المادة والطاقة هما وجهان لعملة واحدة.
علاقة الضوء والطاقة
يتم التعرف على الضوء كونه يتكون من فوتونات، التي تُعتبر نوعًا من أنواع الطاقة الإشعاعية. تنشأ الفوتونات عندما ينتقل إلكترون واحد داخل الذرة من مستوى طاقة أعلى إلى مستوى طاقة أقل، مما ينتج عنه إصدار طاقة إشعاعية. ولكن كيف يحدث هذا الانتقال؟
الانتقال لا يحدث إلا بتأثير نوع من الطاقة، مثل الحرارة. هنا تتجلى العلاقة القوية بين الضوء والطاقة، كما أن الرابط بينهما ضروري للحياة على كوكب الأرض. لنستعرض بعض أوجه هذه العلاقة:
- الشكل البيولوجي: تعتمد الكائنات الحية بشكل كبير على الضوء والطاقة، حيث أن النباتات تحتاج إلى الضوء لإجراء عملية التمثيل الضوئي لكي تحصل على الطاقة اللازمة لحياتها. وعند حرمانها من الضوء، تموت. كما أن الكائنات الأخرى بما في ذلك الإنسان تحتاج الضوء لممارسة حياتها اليومية.
- الشكل الفيزيولوجي: كما أشرنا سابقًا في نظرية آينشتاين النسبية، فإن الطاقة والضوء يمثلان جانبًا واحدًا للواقع. حيث لا يمكن خلق الضوء بدون مصادر الطاقة المعروفة مثل المصابيح. هذه الطاقة تأتي من الحركية، أو الحرارة، أو مواد كيميائية، وبالمثل ينتج الضوء عندما يتم استخدام مصادر طاقة متنوعة.
تتولد الطاقة أحيانًا من الضوء كما هو الحال في الألواح الشمسية التي تحول ضوء الشمس إلى طاقة كهربائية باستخدام خلايا مُصممة خصيصًا.
بناءً على ما سبق، يمكننا استنتاج أن الضوء والطاقة يتداخلان باستمرار في كل ما يحيط بنا، وهذا هو القانون الذي يبقى ثابتًا طالما أن الوجود مستمر، وبتغييره ستفقد القوانين الفيزيائية والجيولوجية منطقيتها.