พลังงานการแผ่รังสี

พลังงานการแผ่รังสี () เป็นพลังงานของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า คำนวณได้จากผลรวมของฟลักซ์ (flux หรือ กำลัง) ที่แผ่ออกมาเมื่อเทียบกับเวลา มีหน่วยเป็น จูล พลังงานจะถูกส่งออกมาจากแหล่งใดแหล่งหนึ่งสู่สิ่งแวดล้อมโดยรอบ อาจมองเห็นหรืออาจมองไม่เห็นได้ด้วยตาเปล่า

คำศัพท์เฉพาะทาง
คำว่า "พลังงานการแผ่รังสี" ส่วนใหญ่จะถูกใช้ในสาขาการวัดรังสี, พลังงานจากดวงอาทิตย์, การให้ความร้อนและแสงสว่าง และโทรคมนาคม การส่งกำลังงานจากที่หนึ่งไปอีกที่หนึ่งก็ถือว่าเป็นการแผ่รังสี แต่เราจะเรียกว่าเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า แทนที่จะเรียกว่าพลังงาน

การวิเคราะห์
เนื่องจากการแผ่รังสีของแม่เหล็กไฟฟ้า (EM) สามารถถูกนิยามได้ว่าเป็นลำแสงของโฟตอน พลังงานที่แผ่รังสีออกไป ก็สามารถมองได้ว่าพลังงานถูกพาไปกับโฟตอน หรืออีกทางหนึ่ง การแผ่รังสีของ EM สามารถถูกมองได้ว่าเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ที่นำพาพลังงานในสนามแม่เหล็กไฟฟ้าของมันเอง การมองทั้งสองแบบนี้เหมือนกันและใช้แทนกันได้ในทฤษฎีสนามควอนตัม

การแผ่รังสีของ EM มีหลากหลายความถี่ แถบความถี่ของสัญญาณ EM ใดๆอาจถูกกำหนดได้ชุดเจน อย่างที่เห็นในแถบความถี่ของอะตอม หรืออาจมีแถบความถี่ที่กว้าง เหมือนการแผ่รังสีของวัตถุดำ ในภาพของโฟตอน พลังงานมี่ถูกนำพาไปในแต่ละโฟตอนมีอัตราส่วนกับความถี่ ในภาพของคลื่น พลังงานของคลื่นสีเดียวมีอัตราส่วนกับความเข้ม นี่หมายความว่าถ้าสองคลื่น EM มีความเข้มเท่ากันแต่ความถี่ต่างกับ ตัวที่มีความถี่สูงกว่าจะมีพลังงานน้อยกว่า

เมื่อคลื่น EM ตกกระทบวัตถุ พลังงานของคลื่นจะเปลี่ยนเป็นพลังงานความร้อน หรือเปลี่ยนเป็นพลังงานไฟฟ้า ถ้าเป็นเซลล์แสงอาทิตย์ คลื่น EM อาจจะสะท้อนหรือกระจาย พลังงานก็จะสะท้อนหรือกระจายเหมือนกัน

ระบบเปิด
พลังงานแผ่รังสีเป็นหนึ่งในกลไกโดยที่พลังงานสามารถเข้าไปหรือออกมาจากระบบเปิดได้ ระบบนี้อาจเป็นสิ่งที่มนุษย์สร้างขึ้น เช่น ตัวเก็บพลังงานแสงอาทิตย์ หรือ ตัวเก็บอากาศที่มีตามธรรมชาติ ในสาขาธรณีวิทยา แก๊สในบรรยากาศส่วนมากรวมทั้งแก๊สเรือนกระจก ยอมให้พลังงานที่แผ่รังสีจากดวงอาทิตย์ที่ความยาวคลื่นสั้นผ่านทะลุลงมายังผิวโลกได้ พลังงานนี้ให้ความร้อนกับพื้นดินและมหาสมุทร พลังงานของดวงอาทิตย์ที่ถูกดูดซับไว้บางส่วนถูกสะท้อนกลับไปด้วยความยาวคลื่นที่ยาวกว่า (นำโดยคลื่นอินฟราเรด) พลังงานบางส่วนถูกดูดซับไว้โดยแก๊สเรือนกระจก พลังงานที่แผ่ออกมาจากดวงอาทิตย์ถูกสร้างขึ้นเป็นผลจากปฏิกิริยานิวเคลียร์

การนำไปประยุกต์ใช้งาน

พลังงานแผ่รังสีถูกใช้สำหรับแผ่รังสีความร้อน สามารถให้แสงสว่างกับหลอดอินฟราเรด หรือทำให้น้ำร้อน พลังงานความร้อนจะถูกส่งออกไปจากแหล่งผลิตใต้พื้น หรือหลังฝาผนังหรือบนฝ้า เพื่อให้ความอบอุ่นกับคนหรือสิ่งของที่อยู่ในห้องแทนที่จะให้ความร้อนโดยตรงด้วยอากาศร้อน วิธีนี้ อุณหภูมิของอากาศอาจต่ำกว่าการทำอาคารให้ร้อนโดยวิธีเดิม 

นอกเหนือจากนี้ก็ยังมีการนำไปใช้ในลักษณะดังต่อไปนี้
 การตรวจโรคและการรักษาโรค
 การแยกและเรียงลำดับ
 ตัวกลางในการควบคุม
 ตัวกลางในการสื่อสาร

การนำไปประยุกต์ใช้งานเหล่านี้ต้องใช้แหล่งพลังงานที่แผ่รังสีและตรวจจับสัญญาณการแผ่รังสีที่บอกลักษณะสมบัติของรังสีที่แผ่ออกมา ตัวตรวจจับพลังงานที่แผ่รังสีนี้ จะสร้างสภาวการณ์ให้ทำการเพิ่มหรือลดการแผ่รังสีโดยวิธีทางกระแสไฟฟ้าหรือวิธีอื่น เช่นการปรับเปลี่ยนแผ่นฟิล์มที่รับแสงเป็นต้น

หนึ่งในโทรศัพท์ไร้สายยุคแรก ที่มีพื้นฐานมาจากพลังงานแผ่รังสีถูกประดิษฐ์โดย นิโคลา เทสลา อุปกรณ์ใช้เครื่องส่งและเครื่องรับที่มีการสั่นพ้องที่ความถี่เดียวกัน ทำให้มีการสื่อสารระหว่างกันได้ ในปี ค.ศ. 1916 เขานำเอาการทดลองที่เคยทำเมื่อปี ค.ศ. 1896  มาศึกษาใหม่ เขาพบว่า "เมื่อไรก็ตามทีผมได้รับผลกระทบของเครื่องส่ง หนึ่งในวิธีที่ง่ายที่สุด (ในการตรวจจับการส่งสัญญาณแบบไร้สาย) คือ ป้อนสนามแม่เหล็กให้เกิดกระแสในตัวนำ และเมื่อผมทำอย่างนั้น ความถี่ต่ำให้เสียงออกมา"

หน่วยวัดรังสี

หน่วยเอสไอของการวัดปริมาณการแผ่คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (Radiometry)

ดูเพิ่ม

 การวัดรังสี
 ปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริก
 เซลล์แสงอาทิตย์

อ้างอิง

พลังงาน
การแผ่รังสีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า
การวัดรังสี