الطيف الكهرومغناطيسي
يفترض أن تكون لديك المعرفة الأساسية حول الطيف الكهرومغناطيسي، والذي يتسم بالتالي:
- الطيف الكهرومغناطيسي يمثل طيفًا واسعًا من الأشعة الكهرومغناطيسية، يمتد على نطاق واسع وضخم.
- يشمل هذا الطيف جميع الأطوال الموجية والترددات، ويطلق عليه اسم الطيف الكهرومغناطيسي.
- قام العلماء بتقسيم هذا الطيف إلى ٧ مناطق مختلفة.
- هذا التقسيم تم وفقًا لترتيب تنازلي للطول الموجي، مع زيادة كلاً من الطاقة والتردد.
لا تنسى قراءة مقالنا عن:
أسماء الطيف الكهرومغناطيسي
- قد أطلق العلماء العديد من الأسماء على الطيف الكهرومغناطيسي، ومن بينها:
- الموجات الميكروية.
- موجات الراديو.
- الأشعة فوق البنفسجية.
- الأشعة تحت الحمراء.
- الضوء المرئي.
- أشعة غاما.
- الأشعة السينية.
- إذا كانت إشعاعات الطاقة منخفضة، تُعرف بالتردد، مثلما يحدث مع موجات الراديو.
- علاوة على ذلك، فإن كل من الموجات الميكروية والضوء المرئي والأشعة تحت الحمراء والأشعة فوق البنفسجية تُعرف بالطول الموجي.
- أما إشعاعات الطاقة العالية، مثل الأشعة السينية وأشعة غاما، فهي تشير إلى الطاقة لكل فوتون.
تطبيقات الطيف الكهرومغناطيسي
يتمتع الطيف الكهرومغناطيسي بمجموعة من التطبيقات المهمة:
- يستعمل العديد من الأطباء أشعة غاما، المنبعثة من الراديوم، في علاج السرطان.
- تعتبر هذه الأشعة العلاج الفعال للتخلص من السرطان بنسب عالية.
- الأشعة السينية، المستخدمة أيضًا في معالجة مختلف أنواع السرطان، تساعد في التعرف على الاضطرابات الداخلية وتشخيصها.
- أما الأشعة فوق البنفسجية، فتستخدم في إنارة المصابيح الشمسية والفلورية، كما يمكن أن تعمل كمعقم.
- الأشعة تحت الحمراء المنبعثة من الأجسام الساخنة تُستخدم أيضًا في معالجة الأمراض الجلدية.
- هناك موجات تُعرف بالموجات الميكروية، التي تُستخدم في طهي الطعام.
- موجات الراديو تلعب دوراً مهماً في الإذاعة المسموعة والمرئية.
- تعتمد التطبيقات التقنية على الموجات الكهرومغناطيسية في التعرف على جميع الأطوال الموجية وإنتاجها.
- يجب أن تعرف أن الطول الموجي مرتبط ارتباطاً وثيقاً بمعدل اهتزاز الإلكترونات، مما يعني أن زيادة اهتزاز الإلكترونات تقلل الطول الموجي.
- بالإضافة لذلك، فإن الموجات الطويلة تُعتبر من أسهل المواد التي يمكن إنتاجها.
- تاريخيًا، تم اعتماد موجات الراديو في الاتصالات منذ بداية القرن العشرين.
- في حين أن الاستخدام القديم للموجات القصيرة كان أقل، إلا أن تطورها الملحوظ ساهم في تحسين استخدامها، عبر تطوير أنواع الصمامات مثل الكلايسترون.
- الكلايسترون هو نوع من صمامات الموجات الدقيقة.
يمكنك الاطلاع على:
النظرية الكهرومغناطيسية
استعرض النظرية الكهرومغناطيسية بشكل مختصر:
- في الماضي، اعتقد العلماء أن الموجات الكهربائية والموجات الكهرومغناطيسية تمثل قوى منفصلة.
- ومع ذلك، ففي عام 1873، قام العالم الاسكتلندي جيمس كلارك ماكسويل بتقديم نظرية موحدة تشمل كافة الموجات الكهرومغناطيسية.
- تدرس هذه النظرية كيفية تفاعل الجسيمات المشحونة كهربائياً مع بعضها ومع باقي المجالات الكهرومغناطيسية الأخرى.
أنواع التفاعلات الكهرومغناطيسية
- ينبغي أن تعرف أن هناك ٤ أنواع من التفاعلات الكهرومغناطيسية، وهذه تشمل:
- أولاً: يمكن أن تتناسب أو تتنافر قوة التجاذب بين الشحنات الكهربائية بطريقة عكسية، مع مربع المسافة بينها.
- ثانياً: الأقطاب المغناطيسية تتواجد على شكل أزواج، ويمكن أن تتناسب أو تتنافر كما يحدث مع الشحنات الكهربائية.
- ثالثاً: التيار الكهربائي المتدفق في سلك يولد مجالًا مغناطيسيًا يعتمد اتجاهه على اتجاه التيار.
- رابعاً: المجال الكهربائي المتحرك يمكن أن ينتج عنه مجال مغناطيسي، والعكس كذلك.
الموجات والمجالات
- الأشعة الكهرومغناطيسية تتولد عند تسريع أي جسيم ذري، مثل الإلكترون، أو بواسطة مجال كهربائي، مما يؤدي إلى تحركه.
- تؤدي هذه الحركة إلى إنتاج مجالات كهربائية ومغناطيسية متذبذبة تنتقل بشكل متعامد على بعضها البعض.
- تتحرك هذه المجالات ضمن حزمة طاقة ضوئية تُعرف بالفوتون.
- يمكن للفوتونات أن تسافر عبر العديد من الموجات المتجانسة.
- تصل سرعة هذه الموجات في الفراغ إلى 186,282 ميل في الثانية، ويشار إليها بسرعة الضوء.
- تتميز هذه الموجات بالعديد من الخصائص المحددة، مثل الطاقة والطول الموجي والتردد.
- الطول الموجي يُعرف بأنه المسافة التي تقطعها الموجة بين قمتين متتاليتين، ويقاس بالمتر أو وحدات فرعية.
- أما التردد، فيمثل عدد الموجات التي تتكون خلال فترة معينة.
- عادةً ما يُقاس التردد بعدد الدورات التي تحدث خلال ثانية واحدة.
- ينظر إلى الطول الموجي القصير على أنه مرتبط بتردد أعلى، حيث تمر دورة واحدة في فترة زمنية أقل، بينما يرتبط الطول الموجي الطويل بتردد أقل بسبب الوقت الأطول الذي تستغرقه الدورة.
الموجات الراديوية
- تتوفر الموجات الراديوية في النطاق الأدنى من الطيف الكهرومغناطيسي، حيث تصل تردداتها إلى 30 جيجا هيرتز (30 مليار هيرتز).
- تستخدم هذه الموجات بشكل أساسي في جميع مجالات الاتصالات، بما في ذلك نقل الصوت والبيانات والمحتوى الترفيهي.
الموجات الميكروية
- ترتبط الموجات الميكروية بالطيف الكهرومغناطيسي، وتوجد بين الأشعة تحت الحمراء والموجات الراديوية.
- تستخدم الموجات الميكروية في الاتصالات ذات التردد العالي، وكذلك في التطبيقات الحرارية مثل أفران الميكروويف.
- هذا النوع من الموجات يشارك في صناعة معدات متنوعة أخرى.
الأشعة تحت الحمراء
- تتواجد الأشعة تحت الحمراء في الطيف الكهرومغناطيسي بين الضوء المرئي والموجات الميكروية.
- رغم أن توضيح الأشعة تحت الحمراء للعين المجردة قد يكون صعبًا، إلا أننا نستطيع الشعور بها عندما تكون كثافتها عالية.
اطلع على المزيد من المعلومات هنا:
