1. Absorption: När ljus slår ett material kan dess energi absorberas av atomerna eller molekylerna som utgör det materialet. Denna absorption är inte en passiv process. Det involverar excitation av elektroner i atomerna eller molekylerna.
* elektroner: Elektroner upptar normalt specifika energinivåer inom en atom. När en foton av ljus träffar en atom kan den överföra sin energi till en elektron och öka den till en högre energinivå. Fotonens energi dikterar vilka elektroner som kan vara upphetsade.
* resonans: Absorptionsprocessen är mest effektiv när ljusets frekvens matchar den naturliga frekvensen för atomen eller molekylen. Det är därför vissa material absorberar specifika ljusfärger (tänk på hur gröna växter absorberar solljus).
2. Vibrationer och kollisioner: När en elektron absorberar energi och hoppar till en högre energinivå är den i ett instabilt tillstånd. Det kommer snabbt att övergå till sitt ursprungliga tillstånd och släppa den absorberade energin i form av:
* vibrationer: Överskottsenergin kan få atomen eller molekylen att vibrera mer kraftfullt. Denna ökade vibration är i huvudsak värmeenergi.
* kollisioner: De vibrerande atomerna eller molekylerna kommer att kollidera med sina grannar, överföra sin energi till dem, vilket ytterligare ökar materialets vibration och temperatur.
3. Värmeöverföring: Denna process med ökade vibrationer och kollisioner inom materialet leder till en ökning av dess totala temperatur. Materialet kan sedan överföra denna värmeenergi till omgivningen genom olika metoder, inklusive:
* ledning: Värmeöverföring genom direktkontakt.
* konvektion: Värmeöverföring genom rörelse av vätskor (som luft eller vatten).
* Strålning: Värmeöverföring genom elektromagnetiska vågor (som infraröd strålning).
Exempel:
* solljus värmer jorden: Solen avger ett brett spektrum av ljus. När detta ljus når jorden absorberas dess energi av olika ämnen som jord, vatten och växter. Denna absorptionsprocess leder till ökade vibrationer i dessa material, som vi känner som värme.
* En svart skjorta blir varmare än en vit skjorta i solen: Svarta ytor absorberar mer ljus över spektrumet än vita ytor. Som ett resultat absorberar de mer energi och blir varmare.
I huvudsak omvandlas ljusenergi till värmeenergi genom absorptionsprocessen, följt av frisättningen av den energin som vibrationer och kollisioner i materialet, vilket resulterar i en temperaturökning.
