Radiada energio

Radiada energio estas energio de la lumo. Ĉar la lumo en la fiziko estas elektromagneta ondo, la radiada energio ĝenerale estas ankaŭ energio de elektromagneta ondo. La kvantuma teorio priskribas, ke elektromagnetaj ondoj kun grandaj frekvencoj ($f$) kondutas ambaŭ kiel ondoj kaj korpuskloj (malgraŭ ke fizikistoj konsideras ke fotonoj estas senmasaj partikloj) :

Energio de ondo (mezurita en Ĵulo):

$\;\;E=h\cdot f$ ($h\,$ estas la konstanto de Planck) .

Laŭ la relativeca teorio de Ejnŝtejno:

$E={m}{c}^{2}\;\;\;$ ($c\,$ estas la lumrapido) ;

La formulo diras ke energio ($E$) kaj materio ($m$) estas ekvivalentaj: energio estas transformebla al materio kaj reciproke.

Do ondo de frekvenco ($f_{0}$) povas krei korpusklon de maso ($m$) tiel ke:

$hf_{0}={m}{c}^{2}\;.$

Se la frekvenco ($f$) estas pli granda, la kreita partiklo enhavas kineta energio:

$hf\,=hf_{0}+{1 \over 2}{m}{v}^{2}\;.$

Formuloj

La elektra kaj magneta kampoj de elektromagnetaj ondoj estas ligitaj kaj maldisigataj. Laŭ la ekvacioj de Maxwell la volumena denseco de elektromagneta energio en vakuo estas:

${\mathcal {W}}={\frac {1}{2}}\varepsilon _{0}||{\vec {E}}||^{2}+{\frac {1}{2\mu _{0}}}||{\vec {B}}||^{2}$ (mezurita en J/m³),

kie ε₀ estas elektra konstanto en vakuo, μ₀ estas permeableco en vakuo, ${\vec {E}}$ estas la vektora elektra kampo kaj ${\vec {B}}$ la vektora magnet-fluksa denseco.

La energio de elektromagneta ondo ne estas senmova, sed translokiĝas kun lumrapideco; de ekvacioj de Maxwell oni deduktas ke la denso de energio estas donata per la vektoro de Poynting (vektora produto de $E$ kaj $B$).

${\vec {\Pi }}\,={\frac {{\vec {E}}\times {\vec {B}}}{\mu _{0}}}$ ;

kaj la elektromagneta povumo tra surfaco $S\,$ estas kalkulebla per la fluo de la vektoro de Poynting tra tiu surfaco:

${\mathcal {P}}_{S}=\iint _{S}{\vec {\Pi }}\cdot {\vec {dA}}$ , (mezurita en Vato) .

En la fotometrio oni uzas por la radiada energio la formulan signon $Q_{e}$, kie e estas energetika objektiva mezurgrando. Male al tio, la indekso v estas subjektiva '('v por vida).

Aplikoj

Oni povas kapti tiun energion dank'al fotovoltaikaj paneloj (viola kaj ultraviola radiado), aŭ per sunaj varmigiloj. Tiu radiada energio estas ankaŭ kaptita de plantoj por fotosintezo, kaj de fotografaj plakoj. La fotonoj jonigas atomojn, ĉar la ekciitaj atomoj redonas iliajn energiojn en alian formon (ekzemple, elektron per fotoelektra efiko, fotosintezo). Aŭ ili modifas la strukturon de materio kiu estas tiam "presita" (ekz. fotografa filmo). Fotonoj povas ankaŭ cedi iliajn energiojn provokante agitojn de atomoj de aĵoj (ekz. en mikroonda kuirilo). Pri radioondoj (radioaparato, televido, poŝtelefono), la elektromagneta energio provokas en anteno fluon de elektra kurento, kiu per amplifilo estas transformata en sonon aŭ imagon. Ikso-radioj kun tre malaltaj niveloj estas uzataj de kuracistoj por analizi korpojn de homoj; estas ekzemplo de elektomagnetaj ondoj kies energioj (eĉ malaltaj) povas esti danĝeraj kiam ili trapasas homajn korpojn. La ĉeloj de homa okulo permesas difini kolorojn de eletromagnetajn ondoj kies ondolongoj estas inter 380 nm kaj 750 nm (malantaŭ ultraviola post infraruĝa).