ኢነርጂ ሁልጊዜም በሰው ልጅ ማኅበራዊ ለውጥና እድገት ውስጥ ወሳኝ ነገር ነው። ይህ አስፈላጊነት በተለይ ከሁለቱ የኢንዱስትሪ አብዮቶች በኋላ በግልጽ የታየ ሲሆን ይህም ሰዎች የኢነርጂ ልማት ወሳኝ ሚናን የበለጠ እንዲገነዘቡ አድርጓቸዋል።
በዛሬው በፍጥነት እያደገ ባለው ኅብረተሰብ ውስጥ፣ እንደ የቅሪተ አካል ነዳጆች (የድንጋይ ከሰል፣ ዘይት፣ ወዘተ) ያሉ ባህላዊ የኃይል ምንጮች ረጅም የመልሶ ማቋቋም ዑደቶች፣ የክምችት መጠን መቀነስ እና የጥራት መቀነስ ምክንያት ከፍተኛ ተግዳሮቶች ያጋጥሟቸዋል። እነዚህ ችግሮች እየጨመረ የመጣውን የኃይል ፍላጎት ለማሟላት አስቸጋሪ ያደርጉታል፣ ይህም አዳዲስ የኃይል ምንጮችን ልማት እና አጠቃቀም ወደ ግንባር ቀደምነት ይገፋፋዋል።
ከፎቶሲንተሲስ መነሳሻን መሳል፡ የፀሐይ ኃይልን መጠቀም
እንደምናውቀው፣ በምድር ላይ ያለው ሁሉም ጥቅም ላይ ሊውል የሚችል ኃይል የሚመነጨው በእፅዋት ውስጥ ካለው ፎቶሲንተሲስ ነው።
ፎቶሲንተሲስ እፅዋት በፀሐይ ብርሃን ስር ካርቦን ዳይኦክሳይድንና ውሃን በመጠቀም ስኳር የሚያመነጩበት ባዮሎጂያዊ ሂደት ነው። እነዚህ ስኳሮች በሜታቦሊዝም ወቅት ኃይል ስለሚለቁ የፀሐይ ኃይል በዚህ መንገድ ይከማቻል።
ይሁን እንጂ፣ ይህ ኃይል በቀላሉ ጥቅም ላይ የሚውል አይደለም እና በተለምዶ ወደ ኤሌክትሪክ መቀየርን ይጠይቃል፣ ይህም በተለምዶ የምንጠቀምበት ቅርፅ ነው። እንደ ፊዚክስ ገለጻ፣ የኃይል መለወጥ ሁልጊዜ የተወሰነ ኪሳራ ያስከትላል። ስለዚህ የፀሐይ ኃይልን በቀጥታ ወደ ኤሌክትሪክ መቀየር የምርምር ወሳኝ መስክ ሆኗል።
የፀሐይ ኃይል በቀጥታ ወደ ኤሌክትሪክ ሊለወጥ ይችላል? እና በዚህ ሂደት ላይ ተጽዕኖ የሚያሳድሩት ነገሮች ምንድን ናቸው? እነዚህ በ19ኛው ክፍለ ዘመን መጀመሪያ ላይ ለሳይንቲስቶች ጥልቅ ጥያቄዎች ነበሩ። እንደ እድል ሆኖ፣ በ19ኛው ክፍለ ዘመን መጨረሻ ላይ አንድ ትልቅ ግኝት ብቅ አለ።
የፎቶኤሌክትሪክ ውጤት ግኝት
በ1887፣ ስሙ አሁን ለድግግሞሽ መለኪያ ሆኖ የሚያገለግለው ታዋቂው የፊዚክስ ሊቅ ሄንሪች ሄርትዝ - ስሙ አሁን ለድግግሞሽ መለኪያ ሆኖ የሚያገለግለው - በአጋጣሚ የተወሰኑ የቁሳቁስ ገጽታዎችን የሚመታ ብርሃን የኤሌክትሪክ ባህሪያቸውን ሊለውጥ እንደሚችል አገኘ። ቀጣይ ጥናቶች እንደሚያሳዩት ይህ ክስተት የተከሰተው በኤሌክትሮን ፍሰት ምክንያት ሲሆን በኋላ ላይ የፎቶኤሌክትሪክ ውጤት ተብሎ ተሰይሟል።
በወቅቱ፣ በኒውተን የተመሰረተው ክላሲካል ፊዚክስ በሳይንሳዊ አስተሳሰብ የበላይነት ተቆጣጥሮ ነበር። ብርሃን ኤተር በሚባል መካከለኛ ውስጥ የሚጓዝ ማዕበል እንደሆነ (በኩሬ ላይ ከሚሰራጭ ሞገድ ጋር ተመሳሳይ ነው) አቅርቧል። በዚህ ንድፈ ሐሳብ መሠረት፣ የሞገድ ኃይል የሚወሰነው በብርሃኑ ስፋት (በብርሃን ጥንካሬ) ላይ ነው።
ይህ ማብራሪያ ለመረዳት የሚቻል ይመስላል። ለምሳሌ፣ የፀሐይ ብርሃን በክረምት ወቅት ደስ የሚል ሙቀት ይሰማዋል ነገር ግን በበጋ ወቅት ኃይለኛ ሙቀት ውስጥ የፀሐይ ቃጠሎ ሊያስከትል ይችላል። ስለዚህ፣ በክላሲካል ፊዚክስ መሠረት፣ የፎቶኤሌክትሪክ ተጽእኖ በብርሃን ጥንካሬ ላይ የተመሰረተ እንደሆነ ይታሰብ ነበር። ሆኖም፣ ሙከራዎች ሌላ አሳይተዋል።
ጥናቶች እንደሚያሳዩት ለተወሰነ ቁሳቁስ የተወሰኑ የብርሃን ቀለሞች ምንም ያህል ጥንካሬ ቢኖራቸውም የፎቶኤሌክትሪክ ተጽእኖን ሊያስከትሉ አይችሉም፣ ሌሎች ደግሞ በዝቅተኛ መጠን እንኳን ኤሌክትሪክ ማመንጨት ይችላሉ። እነዚህ ግኝቶች ከክላሲካል ፊዚክስ ጋር የሚቃረኑ በመሆናቸው ወደ ቀውስ ውስጥ ገብተው ሳይንሳዊ አብዮት አስነስተዋል።
አንስታይን ምስጢሩን ይፋ አደረገ
በዚህ ሳይንሳዊ አውሎ ነፋስ መካከል፣ አልበርት አንስታይን ለፎቶኤሌክትሪክ ተጽእኖ አዲስ ማብራሪያ ሰጥቷል።
አንስታይን ብርሃን ፎተኖችን እንደሚያካትት ሀሳብ አቅርቧል፣ እያንዳንዳቸው አንድ የተለየ የኃይል ፓኬት ይወክላሉ። የፎቶን ኃይል የሚወሰነው በድግግሞሹ (በሰከንድ በሚለዋወጡት የንዝረት ብዛት) ላይ እንጂ በጥንካሬው ላይ አይደለም። ስለዚህ፣ አንድ ቁሳቁስ ኤሌክትሮኖችን ማመንጨት መቻሉ ሙሉ በሙሉ የሚወሰነው በፎቶን ኃይል ላይ እንጂ በፎቶኖች ብዛት ላይ አይደለም።
የአንስታይን አብዮታዊ ግንዛቤ ክላሲካል ፊዚክስ ሊያስረዳው ያልቻለውን ወሳኝ ጉዳይ በመፍቱ የ1921ቱን የፊዚክስ የኖቤል ሽልማት አስገኝቶለታል።
የፀሐይ ሴሎች፡ ብርሃንን ወደ ኤሌክትሪክ መቀየር
የፎቶኤሌክትሪክ ተጽእኖ መገኘቱ እንደ የፀሐይ ሴሎች ላሉት ተግባራዊ አተገባበሮች መንገድ ከፍቷል።
የፀሐይ ሴል ሳንድዊች የሚመስል ሲሆን በኤሌክትሮን ትራንስፖርት ንብርብር እና በቀዳዳ ትራንስፖርት ንብርብር መካከል የተቀመጠ ብርሃን-ስሱ አክቲቭ ንብርብር አለው። የመዋቅሩ ሁለት ጫፎች የኤሌክትሮድ ቁሳቁሶች ሲሆኑ ብዙውን ጊዜ ብረት እና ኢንዲየም ቲን ኦክሳይድ (ITO) ናቸው።
ንቁው ንብርብር ፎቶኖችን ሲስብ፣ ኤሌክትሮኖቹ ወደ ከፍተኛ የኃይል ደረጃዎች ይንቀሳቀሳሉ። እነዚህ የተነቃቁ ኤሌክትሮኖች ወደ ኤሌክትሮን ትራንስፖርት ንብርብር ይተላለፋሉ፣ "ቀዳዳዎቹ" (ኤሌክትሮኖች የሌሏቸው ክልሎች) ደግሞ በቀዳዳ ትራንስፖርት ንብርብር ይመራሉ። ይህ ዝግጅት ዑደት ይፈጥራል፣ ይህም የአሁኑን ፍሰት ያስችላል።
እንዲህ ዓይነቱን የመሳሪያ መዋቅር በመጠቀም የፀሐይ ኃይል በቀጥታ ወደ ኤሌክትሪክ ሊለወጥ ይችላል፣ ይህም ቀልጣፋ እና ንፁህ የኃይል ምንጭ ይሰጠናል።
ለሳይንሳዊ ምርምር የተሰጠ ክብር
የፀሐይ ሴሎች መርህ ሳይንሳዊ ምርምር ሕይወታችንን እንዴት በእጅጉ እንዳሻሻለው ያሳያል። ስፍር ቁጥር ለሌላቸው ሳይንቲስቶች ቁርጠኝነት እና ለፈጠራ ግኝቶቻቸው ምስጋና ይግባውና የሰው ልጅ የተፈጥሮን ኃይል ለብሩህ የወደፊት ሕይወት ማዋሉን ቀጥሏል። ላበረከቱት አስደናቂ አስተዋጽኦ ክብር እንስጥ!
