蛍光灯の光エネルギーはどうなるの

質問

蛍光灯から出た光エネルギーは最後どうなるんですか。やっぱり部屋の温度を上げるんでしょうか。わかりません、おしえてください。

回答No.1

myeyesonly · ベストアンサー

はいそうです。光はほとんどすべて最終的に熱になります。
それ以外には目の中にあるロドプシンという物質に化学変化を起こして物が見えるようにしたり、あるいは物が長時間光に当たっていると色あせたり変色したりというような化学変化を起こす部分があります。
また太陽電池内蔵の腕時計や電卓では、光が電気になってますよね。
でもそれらはわずかな量です。

お礼

ありがとうございます。心のもやもやが晴れました。いつも不思議に思っていました。白熱球は熱を出しているのに、蛍光灯は熱を出さないって皆いってますが、ほんとうかな、？っておもってました。

回答No.4

noname#11476

>白熱球は熱を出しているのに、蛍光灯は熱を出さないって皆いってますが
基本的なご理解は他の回答でおわかりになったと思いますが、上記疑問について。
蛍光灯のスペクトルは可視光が主ですが、白熱灯はかなりの割合で赤外線も出しています。
そのため、人間の目で見て同じ明るさでも白熱灯は物質が吸収して熱になりやすい赤外線の分だけエネルギーは大きく、他のものを加熱しやすいという特徴があります。

これを利用してハロゲンランプ（白熱灯の長寿命タイプ）による加熱装置なども作られています。

赤外線は一種の放射熱ですから、その意味では熱を出しているとも言えます。

お礼

ありがとうございます。みなさんから、いろいろ知識を得られてうれしいです。蛍光灯の光も、白熱球の光も最後は熱なんですね。みなさんに教えてもらってよかったです。

回答No.3

CaF2

どうも、こんにちは。。

１００Ｗの蛍光灯を点灯した時
１００Ｗの電球をつけた時
１００Ｗのオーディオを使った時
１００Ｗの電熱ヒータをつけた時・・・

みんな部屋の温度は同じ値だけ上昇するだろうか？
って疑問・・・私もすごく興味あります。
何か微妙な差があったりしたら、それはそれで
楽しそうですね？！

　さて、光が最終的に熱になるのは、間違いないんですが
熱になるプロセスまで考えますと、この問題　

　～光のエネルギーはどこへ行ったのか？～　

って、実は、結構難しいです。

　光が、原子・分子と衝突して、熱（≒ランダムな運動エネルギー）
になる途中に、エネルギーは

　A）「（原子・分子の）ピュアな内部エネルギー」
→B）「（原子・分子の）ピュアな運動エネルギー」
→C）「（ランダムな） 熱 」

という状態を経過するはずです。A)とB)や、B)とC)は同時の場合もあるかも
しれませんが？！・・・

たとえば、蛍光灯から出た、白色光のフォトン１粒は、どうなるでしょうか？

水や空気などは、可視光にはほとんど共鳴しませんから
大部分は空気中の分子とも衝突せず、壁か、本棚の本などに到達するでしょう。

そこには、有機物構造の高分子などがあるでしょうから、ベンゼン環などの、
吸収の広いものにトラップされるかもしれませんし、可視光まで吸収が尾を
引いている分子の中の電子を振動させるかもしれません。

さて、ここで、吸収されたり、過渡的にトラップされた光子のエネルギーは
どうやって、運動エネルギーに移行していくのでしょうか？

わざと難しく、根源的に考える場合、ここで関与する粒子は、
光子と電子と原子核ですから、重力も核力も関係せず、
電磁気の力＝光子と荷電粒子の相互作用、しか考えてはいけません。
無数の仮想光子が、分子内電子の軌道を決定しているわけです。

しかしそれでは難しすぎるので、分子内電子の準位のポテンシャル形状は
光子が変化させる電場の値により、天降り的に決まっているとして考えましょう・・・

この時、分子に到達した光子のエネルギーの行方としては、以下の３つが考えられます。

１）分子に瞬間的にトラップされ、元のエネルギーのまま、再放出されるもの。

　これは、マクロにみれば、反射（波長の変化の極少ない散乱）であり、
物が「目に見える」原因になるわけです。
　このプロセスを通るエネルギーはかなり少なく、物質の状態や種類によって
大きく異なりますが、％オーダーであることが多いようです。

２）分子内で波長変化するもの

　色素分子などで特に顕著ですが、吸収した波長のエネルギーが準位間を
伝わっていく間に（つまり、電子が色々な準位を経緯する間に）、
エネルギーが「どこか」に行ってしまい、長い波長の準位で光が放出される
場合です。
　これも効率は千差万別ですが、いい色素に、マッチした波長の光を当てた
場合で数十％とかで、通常は1/100以下でしょう。
　どこかに行った分のエネルギーについては、次の３）が説明になると思います。

　しかし　１）、２）は、効率が悪いですから、何回も光の吸収・放出が
くり替えされるあいだに　下の３）のプロセスへ収れんしていくわけだと
思います。

３）運動エネルギーになるもの

　分子に光子が衝突する時に起きる事を、順を追って考えますと。

　まず、光子の電場が分子内電子の準位のポテンシャル形状を「ブンブン」と
変化させると同時に、そのポテンシャル曲線に即して、分子の中の電子が、
「ブンブン」振動させられます。
　このまま、何のエネルギーのやり取りがなく、光子が再放出されれば　１）
の場合になりますし、電子が、他のポテンシャル曲線（エネルギー準位）に
乗り替えてしまえばそこから出てくる光は元と違うことが多いですから、
２）の場合になります。
　この元より低いエネルギーの光子は、赤外線程度の場合がありますから
この光子が、熱を外部に伝達する輻射になる場合もあるでしょう。
　そして、第３の場合が、光子放出に至らず、この電子の振動が、分子内の
電子－原子核のなす系の運動エネルギーに変化するケースです。大きく揺ら
された電子の振動が、だんだん減衰して行く中で、系の重心の並進エネルギー
として最後まで残るわけです。
　この場合、初期の運動は、光子の偏光方向や運動量に依存した系統性を持って
いるかもしれませんが、この規則性は、分子構造や結合の複雑さの中で、
あっというまにランダムになり、熱化することになります。

　熱というのは、１つの原子・分子についてでは定義しにくいものですが、
「光が熱になる理由」などを考える時には、統計で簡単に割り切るだけでなく
１つの分子の中で起きていることを、じっくりと考えるべきだと思います。

では。

お礼

ありがとうございます。とっても、むずかしいですね。でも、光が熱になるには、いろいろあるんだなあとわかりました。わたしのように、疑問に思っているほかの人にも役立つとおもいます。ありがとうございました。

回答No.2

vortexcore

> 白熱球は熱を出しているのに、蛍光灯は熱を出さないって皆いってますが、ほんとうかな、？っておもってました。

回答とはちょっとずれますが、気になったので。白熱球では与えられた電気エネルギーを、光ではなく、直接熱に変えてしまう割合が高いのですが、蛍光灯は光に変える効率がずっと高い。点灯している白熱球を触ればやけどしますが、蛍光灯は平気で触れますね。（高電圧がかかっている部分があるので良い子は触ってはいけませんが・・・。）

これが「白熱球は熱を出しているのに、蛍光灯は熱を出さない」ことの意味です。

お礼

ありがとうございます。やっぱり、私と同じ疑問を持っている人が大勢いるとおもいます。勉強になりました。