Işık enerjisi

Işık, bir enerji çeşididir. Sabit kütleli sis­temlerde enerji yoktan var edilemez. Ancak bir biçimden diğerine dönüşebilir. Bu yüzden ışık, yalnızca enerjinin bir başka biçiminin dönüştürülmesiyle elde edilir. Elektrik enerjisi bir elektrik lambasında ya da deşarj tüpünde ışığa dönüştürülür. Kimyasal enerji ve ateşböceği gibi ışık saçan hayvanlarda ışığa dönüşür. Bu dönüşüm ters yönde de olabilir. Örneğin bir fotoelektrik hücrede ışık elektrik enerjisi üretir.

Işınım dalgaboyu veya frekans ile tarif edilebilir.İkisi arasındaki ilişki

${\displaystyle \lambda ={\frac {c}{f}}}$

Burada λ dalga boyu, f frekans ve c de ışık hızıdır.

Işık hızı boşlukta 299 792 458 m/s dir. MKS sisteminde dalgaboyu birimi metre (m), frekans birimi ise Hertz (Hz) dir. (Yukardaki ilişkide frekans GHz cinsinden verilirse, dalgaboyu da nm cinsinden hesaplanabilir.)

Elektromanyetik dalgalar enerji taşıyıcısıdırlar. Suyun Güneş ışığı ile ısıtılması, Güneş panelleriyle elektrik üretilmesi gibi örnekler elektromanyetik dalgalarla taşınan enerjinin de fiziğin diğer dallarında tanımlanan enerjiden başka bir şey olmadığını ortaya koyar. Elektromanyetik dalgalarla taşınan enerjinin birimi joule veya watt•saniyedir. Ne var ki ışık enerjisi elektromanyetik enerjinin sadece bir bölümünü oluşturur.

Elektromanyetik dalgalar yayan bir kaynak çeşitli dalga boylarında ışınım yapar. Kaynağın elektromanyetik enerjisi bütün bu dalgaboylarındaki ışınımların toplamı kadardır. Ne var ki, insan gözü bu spektrumun sadece bir bölümüne duyarlıdır. 380-740 nm (nanometre) arasndaki bu bölge ışık (ya da optik) bölgesidir. Işık enerjisi sözü ile sadece bu bölgedeki enerji kastedilir. Açıkça görüldüğü gibi, kaynağın ışık enerjisi aynı kaynağın elektromanyetik enerjisinden daha azdır. Öte yandan 380-740 nm arasındaki bölgede de insan gözü elektromanyetik ışınıma tam olarak duyarlı değildir. Duyarlılık 550 nm dalgaboyuna sahip tek frekanslı (monokromatik) ışınımda maksimum iken diğer dalgaboylarında algılama daha azdır.

Gözün algıladığı elektromayetik güce ışık akısı denildiği için, gözün algıladığı enerji de ışık akısı ile bu akının süresinin çarpımı olarak ifade edilir.

${\displaystyle Q=\phi \cdot t}$

Burada Φ ışık akısı, t zaman ve Q de ışık enerjisidir. MKS sisteminde ışık akısının SI birimi lumen, zamanın SI birimi ise saniyedir.

Işık şiddeti birim katı açı içine düşen akı miktarıdır. Noktasal kaynak için,

${\displaystyle I={\frac {\Phi }{4\cdot \pi }}}$

Burada I ışık şiddetidir. Işık şiddeti birimi candela ya dilimizdeki söylenişi ile kandela dır. (Uluslararası komisyon Commission internationale de l'éclairage candela birimin yedi temel SI biriminden biri olarak saptamıştır.)

${\displaystyle I={\frac {Q}{t\cdot 4\cdot \pi }}}$

ve

${\displaystyle Q=4\cdot \pi \cdot I\cdot t}$

• Işık Akısı