Наверняка вы уже слышали о таких понятиях, как энергия и свет. Эти слова распространены в нашем языке, и мы часто используем их в повседневной жизни. Печальная правда, однако, заключается в том, что немногие точно знают, что такое свет и энергия. Поэтому в этом посте я постараюсь доступно описать, что означают эти слова.

Начнем с того, что свет и энергия — это не одно и то же. Некоторые думают, что раз свет — это форма энергии, то энергия — это свет, — это определенно не так. Это примерно то же самое, что сказать, что если кошка — это животное, а собака принадлежит к царству животных, то и кошка — это собака… Излишне говорить, что это не имеет особого смысла. Свет — это физическое явление, а энергия — физическая величина, свойство физического тела или явления. На расплывчатом, но образном языке свет — это то, что можно наблюдать, а энергия — это то, что описывает определенное качество света (и других физических явлений и тел).

Но давайте перейдем к деталям — что такое энергия и что такое свет? Энергия — это величина, описывающая способность физической системы совершать работу. Прежде чем я перейду к описанию различных форм энергии, приведу простой пример — если мы поднимем камень на гору, хотя внешне ничего не изменилось, его (потенциальная) энергия изменится. Теперь мы можем бросить камень, и он покатится вниз по склону, теряя потенциальную энергию. Движение камня, а именно его скорость, связано с другим видом энергии — кинетической энергией. Этот пример ясно показывает, что хотя энергию можно измерить, ее нельзя потрогать.

Энергия имеет разные формы, такие как ранее упомянутая потенциальная и кинетическая энергия, а также ядерная энергия, упругая энергия, электрическая энергия и тепловая энергия. В различных физических процессах происходят превращения одного вида энергии в другой. Интересно, что энергию нельзя создать или уничтожить — ее можно только изменить в форме. Например, фотогальванические панели могут преобразовывать энергию света в электричество. Также стоит знать, что при таком типе преобразования идеального преобразования не бывает — когда панели перерабатывают энергию, происходит множество процессов, в ходе которых высвобождаются различные формы энергии. Именно поэтому говорят, что панели обладают определенной эффективностью преобразования световой энергии в электричество. Это означает, что в электричество преобразуется только определенная часть световой энергии — остальная часть излучается, например, на солнце. в виде тепла. То же самое и в автомобильных двигателях внутреннего сгорания — только часть тепловой энергии, полученной при сгорании топлива, преобразуется в механическую энергию, которая приводит автомобиль в движение. Также важно знать, что КПД никогда не превышает единицы — вы не можете производить больше энергии, чем вкладываете в систему. Упомянутые выше отношения являются первый закон термодинамики.

Свет в физике — это определенный диапазон электромагнитного излучения. В классической физике это просто электромагнитная волна — в такой волне величина электрического поля и перпендикулярного ему магнитного поля постоянно меняется. Такая волна распространяется прямолинейно и подчиняется законам оптики — именно благодаря этому мы можем пользоваться корректирующими очками или телескопами. Свет также несет энергию. Сколько энергии несет свет, зависит от параметров световой волны (частоты волны) и интенсивности света («яркости»). Интересно, что когда мы рассматриваем одиночную световую волну, мы можем говорить об определенных «пакетах» энергии, называемых квантами — если мы говорим о свете определенной частоты, то он может передаваться только точно определенными энергетическими квантами, называемыми фотонами. Если вам это не совсем понятно — не расстраивайтесь — ученые долгие годы не знали, как это понять. Дело в том, что свет можно рассматривать и как волну, и как поток частиц.Точнее — это и волна, и поток частиц.

Как видите, свет и энергия не одно и то же. Оба эти вопроса чрезвычайно интересны и заслуживают дальнейшего изучения. Уверяю вас, что многие вас удивят.