מהם מנגנוני האינטראקציה בין קרינת השמש לחומרים?

קרינת השמש הפוגעת בחומרים, יכולה לעבור אחד, או יותר משלושת התהליכים:

  1. החזרה – האור הפוגע מוחזר חזרה (לאותו חלק במרחב ממנו מגיע האור, בהתאם לחוקי החזרת האור), כמעט לא השפעה על התווך בו פגע. בדרך כלל משטח מתכתי מבריק מחזיר את רוב האור הפוגע בו. גם מראה (Mirror), מורכבת ממשטח מתכתי (בדרך כלל כסף) מאחורי הזכוכית, ולכן מחזירה אור.
  2. בליעה – האור מגיב עם החומר, נבלע בו, וגורם בו לתהליכים כימיים ופיזיקאליים, כגון העלאת הטמפרטורה שלו.
    בדרך כלל חומרים הנראים כהים, או אטומים לאור, הם החומרים הבולעים אור.
    חומרים הנראים לנו בצבע מסוים, בולעים את צבעי הספקטרום האחרים, ומחזירים לעין הצופה בעיקר את הצבע שאנו רואים.
    בין האור לחומר יכולות גם להיות אינטראקציות אחרות, שאינן מעלות את הטמפרטורה, כגון פליטת אור בתחום ספקטרום אחר, או ריאקציה כימית המופעלת כתוצאה מפגיעת האור.
  3. העברה – האור עובר דרך התווך, ויוצא ממנו בצידו השני, כאילו לא חל בו שינוי. למעשה, בתוך החומר האור נע במהירות נמוכה יותר מאשר באוויר, ויכולים להיגרם בו שינויים בתכונותיו, כגון שינוי כיוון התנועה, כתוצאה מהמעבר בחומר השקוף. זכוכית החלון מהווה דוגמא לחומר שקוף דרכו עובר האור.

בתכנון מערכת לקליטת קרינת השמש והפיכתה לאנרגיה זמינה, משתמשים בתכונות האינטראקציה בין האור לחומר.

כאשר רוצים לקלוט את אנרגיית השמש, משתמשים בגופים הצבועים בשחור, צבע הבולע קרוב ל 100% מהאור הפוגע בו. בהסבר על מבנה ופעולת דוד השמש נראה כיצד משתמשים בתכונות אלו. זכוכית הציפוי של המשטח הקולט שקופה לאור השמש, ולכן הוא מועבר פנימה. בפנים קיים משטח בצבע שחור, הקולט את האור, בולע אותו, ומתחמם (וכך מחמם את צינורות המים המחוברים אליו). למעשה מהחימום נפלטת קרינה אינפרא אדומה, אך הזכוכית המכסה אינה שקופה אליה, ולכן היא לא נפלטת אל מחוץ למשטח הקולט. כך נוצר "אפקט החממה".

דוגמא לפעולת אפקט החממה, היא עליית הטמפרטורה בתוך מכונית החונה בשמש וחלונותיה סגורים.

בקנה מידה עולמי, מתרחש תהליך דומה: האטמוספירה מעבירה דרכה את קרינת השמש, אך מחזירה כלפי הקרקע את הקרינה האינפרא אדומה הנפלטת מפני כדור הארץ. בזכות האטמוספירה היוצרת את אפקט החממה, נוצרו לנו התנאים האופטימליים להתפתחותנו, ואנו מוגנים בפני תנודות חריפות בטמפרטורה. אבל, כתוצאה מפליטת גזים על ידי האדם, יתכן ואפקט החממה יגרום לעליית הטמפרטורה שעל פני כדור הארץ. תופעה זו יכולה לגרום להפשרת הקרח בקטבים, והצפת כדור הארץ במים.

כאשר רוצים לאסוף כמות גדולה של קרינת שמש מאזור נרחב, ולכוונו למטרה קטנה, משתמשים במשטחי מראות, המחזירות את האור.

 

לעמוד הקודם לחץ כאן לעמוד הבא לחץ כאן