Điện từ ánh sáng Mặt Trời
Những tia sáng mặt trời chuyên chở năng lượng, điều đó ai cũng dễ
cảm nhận. Làn da chúng ta ấm lên dưới ánh nắng. Quần áo giặt mau khô hơn
trong nắng… Người ta ước tính trái đất mỗi năm hấp thụ một khối năng
lượng từ ánh sáng mặt trời bằng khoảng 15.000 lần tổng điện năng mà cả
thế giới tiêu thụ hiện nay!
Hiệu ứng quang điện
Nhưng ánh sáng có thể tạo radòng điện, khám phá ấychỉ tình cờ xuất hiện
khi hainhà báchọc Pháp, AntoineBecquerelvà con trai Edmond Becquerel,quan
sát thấy dòng điện chạy qua haicực điện nhúng trongmột hoá chất lỏng khithay
đổi ánh sáng chiếu vào. Phát hiện này đượcAntoine Becquereltrình bày trước
viện Hàn lâm khoahọcPháp năm 1839 nhưngphải đợi đến đầu thế kỷ 20,với giải
thích của Einstein,hiệu ứngquangđiện này mới được hiểu rõ, mở đườngcho ứng
dụngsản xuất điện từ ánh sáng mặt trời gần100 nămsau. Chính do công trình này,
được công bố vào năm 1905, mà Einsteinđã nhận đượcgiải NobelVật lý năm
1921 chứ khôngphải do thuyết tương đối.
Giữa haithời điểm 1839– 1905ấy, là độtphá thiên tài của James Clerk
Maxwell,công bố năm 1864,lýthuyết hoá những công trình thực nghiệmvề điện
từ của MichaelFaraday,chứng minhánhsáng làmột sóng điện từ. Cuốithế kỷ 19,
các nhà vật lý HeinrichHertz (Đức), Aleksandr Stoletov (Nga)… thực hiện nhiều thí
nghiệmcho thấy hiệu ứng quangđiệnphụ thuộc vào cường độ và nhất là tầnsố
của sóng điện từ, nhưng chưathể cắt nghĩa toàn bộ nhữngđiềuquan sátđược.
Nhất là việc hiệu ứng chỉ xảy ranếu tần số sóng vượtqua một ngưỡng nào đó, tuỳ
theo vật liệu mà nó chiếu vào,chứ không chỉ là khi cường độ sóng đủ mạnh.
Einsteincho rằng ánh sáng có bản chấtnhị nguyên, vừalà sóng, vừa là hạt – lấy ý
tưởng từ Max Planck trong côngtrình về cácvật thể đen, và mỗi hạt sóngcó năng
lượng tỷ lệ với tần số của nó. Khi ánh sáng chiếu vào mặt mộtvật thể mỏng, làm
bằngmột chấtbán dẫn,các hạtđiện tử (electron) của vật này hấp thụ nhữnghạt
sóng (photon)của tia sáng vàbị bật ra ngoài nếu năng lượng hạt sóngđủ lớn.Khi
được tiếp nhận vào nhữngsợi kim loại (dẫnđiện), chuyển động của các electron
này tạo ra dòng điện.Nói gọn, đó là nguyên tắcsản xuấtđiện từ ánh sáng.

nhất thế giới trên đấtbỏ hoangcủamộtcăncứ khôngquâncũ, gầnthànhphố Metz,
vùng đôngbắc Pháp. Nhàmáy này sẽ có tới 1.400.000 mét vuôngván mặttrời, và
có công suất lên đến143MW,đủ phụcvụ cho một thành phố hơn60.000 dân.
Chạy đua công nghệ đang diễn
ra gay gắt
Hai tháng trướcđó, vùng
Girondeở phía tây nam nước Pháp
cũng cho biết đã thoả thuận với công ty
Mỹ Firrst Solar để xây dựng mộtnhà
máy quang điện có công suất 100MW,
với nhữngtấm ván mặt trời làmbằng
một vật liệu bándẫn mới trong công
nghệ này là Tellurede Cadmium (ký
hiệu CdTe), một hợpchất giữa một kim
loại nặngcadmium và một chất á kim
tellurium, thayvì các ván bằngsilic. Do
hai chất này ítdùng trongcông nghiệp,
giá thành các tấm ván này rẻ hơn khá
nhiều so với các loại ván bằng silic.Giá
mỗimegaWatt quang điện bằng CdTe
giảm từ 5 – 6 triệu euro xuốngcòn bốn
triệungay trong năm 2009, và có thể xuống tớiba triệueuro trong nămnay.
Giá thành còn quáđắt chính là cản trở số một chosự pháttriển của ngành
“điện xanh”này. Ở châu Âu, hiện nay cả các lòquang điệncá thể và các nhàmáy
quangđiện lớnđều được các chínhphủ hỗ trợ bằngnhiều biện phápgiảmthuế. Vì
thế, một cuộcchạy đua cải tiến công nghệ tế bào quang điện và ván mặt trời đang
Silic, hoá chất quan trọng
Chất bándẫn đượcdùng chủ yếu
trong hiệu ứng quang điện làsilic (ký
hiệu Si),hiện hữu rất phổ biến ở vỏ

tia hồngngoại dài hơn mức đó. Tiahồngngoại có thể được phân chiathànhba
vùng theo bướcsóng, trong khoảng từ 700 nanômét tới1 milimét.
Đo nhiệt độ
Việc thunhận vàđo đạc tiahồng ngoại có thể giúp xác địnhnhiệt độ của vật
từ xa, nếu chúng là nguồn phát ra cáctia thu được. Hình chụp trongphổ hồng
ngoại gọi là hìnhảnh nhiệt, haytrong trường hợpvật rất nóng trong NIRhay có
thể thấy được gọi là phép đonhiệt. Kỹ thuật đo nhiệt độ bằng hồng ngoại được
dùngchủ yếu trong quânsự, vàứng dụngcông nghiệp. Kỹ thuậtnày hiện cũng
đang được ứng dụngvà dầnquen thuộc với thị trường dân sự như:máy ảnh trên
xe hơi; tuỳ thuộc vào giá thànhcủa các sản phẩm có được giảm mạnhhay không.
Phát nhiệt
Hình ảnhmột chú chóchụp dưới hồng ngoại. Nhữngchỗ có nhiệtđộ cao phát ra tia
hồng ngoại tần số cao hơn, thể hiện bằng màu nóng sáng hơntrên hình. Tiahồng
ngoại đượcdùng trongphòng tắm hơi và làm tan tuyết trêncánh máybay, doda
người và bề mặt cánh máy baycó thể hấpthụ tốt năng lượngcủa tia hồng ngoại.
Một lượnglớnnăng lượng mặttrời cũng nằm trong vùng hồngngoại. Các vậtnóng
cỡ vài trăm độ C như lò sưởi, bếpcũng phát ra bức xạ vật đen có cực đại ở vùng
hồng ngoại. Dovậy tia hồng ngoại còn đượcgọi là tia nhiệt.
Nhưng ứng dụng màchúng ta hiện đang dùng thườngngày liên quanđến
việc điều khiểncác sản phẩm điện từ, điện máy đồ gia dụng tronggia đìnhlà ứng
dụnghồng ngoại để điều khiểncác thiếtbị này từ xa.
Điều khiển từ xa
Đó là truyền đạt lệnh điều khiển bằngnhững tín hiệu đã mã hoá hoặc những
tín hiệu vô tuyến điện mang thông tinđiều khiển từ máy do người (hoặc máytính)
điều khiển đến đối tượngđượcđiều khiển trêncác kênh thông tin.
Kỹ thuật điều khiển từ xa khi ứngdụng cho cácthiết bị dân dụngnhư máy
thu hình,đầu máy, máy lạnh và cả máy quay phim, chụpảnh thì các bộ điều
khiểntừ xa(thường gọilà remote) thường dùngtia hồng ngoại để truyền lệnh
điều khiển (đổi kênh, tăng giảm âm lượng,thay đổi độ chói, độ tương phản, đóng
mở, bật tắt, điều chỉnhnhiệt độ ).

pháthồng ngoại) để điều khiểncác thiếtbị gia dụng. Cáchlàm là cài những phần
mềm chứa cáccode (mã lệnh) điều khiển các thiết bị khác nhau củacác hãng về để
cài vàođiện thoại và lúc ấy bànphím của điệnthoại trở thành bàn phímcủa chiếc
điều khiển từ xa.
Truyền hình ảnh, âm thanh từ điện thoại sang máy tính hoặcsang điệnthoại
khác bằng hồng ngoại cũng theo nguyên lý tương tự như dùng điều khiển từ xa.
Nhưng ở đây đoạn mãtruyền đi trên "dây"hồngngoại chínhlà dữ liệu củabức ảnh,
đoạn phimhay nhạc vàkhi thiết bị nhận đượcdữ liệu này thì chúng sẽ lưu lại
như lưu dữ liệu thông thường.