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Text File  |  1993-06-20  |  6KB  |  125 lines

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  7.                           LIGHT: A FUNDAMENTAL FORCE   
  8.                                 IN OUR WORLD
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  42.               LIGHT: A FUNDAMENTAL FORCE IN OUR WORLD
  43.  
  44.    If asked what light is, one could say that it's one of the most 
  45. basic elements of our world and our universe as we perceive it. It 
  46. is through sight that we receive 90% of our information. It is
  47. through the use of telescopes aiding the naked eye that we are
  48. aware of the heavenly bodies around us. It is through light that
  49. the energy from the sun is transferred to us. The sun's energy
  50. supports the food chain; plants use it to turn water and CO2 into
  51. energy usable by other organisms. Solar energy was also used,
  52. indirectly, to produce all of the fossil fuels that we consume
  53. daily. Since light is such a basic part of our existence, we should
  54. have a basic understanding of what it is.
  55.   What we call light, the intangible, powerful force that powers
  56. our world, is somewhat hard to define in real terms. It shares
  57. properties with both particles and waves. It follows the same rules
  58. as a wave does--it moves in a regular fashion, in a perfect sine
  59. wave at a certain frequency. It travels in a straight line, and is
  60. subject to refraction. All of these characteristics are found in
  61. waves of any type, from radio frequency waves, up to Gamma and X-
  62. rays. Light, however, also exhibits qualities characteristic of
  63. particles such as neutrons and protons. A photon, or quanta, is the
  64. "packet" of energy that is sent in a light wave. Like a particle,
  65. the photon is believed to have a finite mass, and has the ability
  66. to affect other matter. As light strikes a photovoltaic solar cell,
  67. it knocks electrons in the silicon atoms on the surface into a
  68. higher state of energy. When these return to their normal, or
  69. "ground" state, energy is produced in the form of electricity.
  70. Thus, light is termed a "wave-particle," and this property is
  71. called the "wave-particle duality of nature." Many questions
  72. concerning what makes up light still lie unanswered, but this much
  73. is thought to be true.
  74.   Light can be produced in a variety of ways. Our sun, like other
  75. stars, uses nuclear fusion to produce energy in the form of light
  76. and radiation. We can produce light artificially using several
  77. methods. If one starts a fire, it produces light and heat. (Heat,
  78. which is infrared radiation, is another type of light energy.) The
  79. light and heat are a result of a chemical reaction, the combining
  80. of oxygen with the carbon in the wood. This reaction leaves behind
  81. products which have less potential energy than they started with.
  82. The energy, which left as light and heat, was produced when
  83. electrons dropped in energy levels during the reaction. The excess
  84. energy from one atom was given off as a photon, producing light. If
  85. one examines a fluorescent or incandescent light bulb, one can see
  86. that all it is doing is having electricity stimulate a metallic or
  87. gaseous substrate, causing it to give off photons. The principle is
  88. the same as it was with the fire, only it is more controlled. Still
  89. more controlled is the laser, which puts out its photons in a
  90. single frequency. This is achieved through a carefully designed
  91. apparatus which stimulates materials in a way that allows them to
  92. only put out light at a certain wavelength. Laser light is,
  93. therefore, of all one color. White light, or sunlight, is a broad
  94. mixture of wavelengths. All methods of producing light, natural and
  95. artificial, share one common feature: they rely on electrons
  96. changing energy levels to produce the photons.
  97.   As there are a variety of methods of producing light, so are
  98. there a multitude of ways it can be applied. The most obvious use
  99. of light is in supporting our food chain. Without light energy,
  100. nothing could live on our planet. The plants, which are at the
  101. bottom of the food chain, supply energy to all other organisms. We
  102. as humans are adapted to having sunlight around us, and taking in
  103. information with our eyes. Aside from keeping us alive, light is
  104. also employed in highly specialized applications. Laser light is
  105. being used in surgery. The highly concentrated beam of light is far
  106. more precise than any surgeon's hand, and much finer than the
  107. sharpest blade. In the area of communications, light is used in
  108. fiber optic networks for fast, crystal-clear connections. (Fiber
  109. optics allow light to travel in a finely directed path with very
  110. little distortion.) Optical components in computers are starting to
  111. see use. Also, lasers are being used to produce holographic images,
  112. both for industrial and commercial markets. Holographic pictures
  113. can show an object three dimensionally, and in great detail.
  114. Finally, new ways of utilizing the sun's energy are being developed
  115. that will allow light to be more efficiently converted to
  116. electricity. Thus, light indeed has a wealth of applications.
  117.   It must be remembered that, like most other things around us,
  118. light is something utilized on a daily basis, yet little
  119. understood. With continued research, we may someday unravel the
  120. mysteries surrounding this unique force which is constantly at work
  121. in our universe. The applications of light in the present are
  122. nothing compared with what could be gained if we could understand
  123. this strange mechanism; it may someday be the key to solving our
  124. energy problems, or unlocking the secret of the universe.       
  125.