الطيف الكهرومغناطيسي
من المفترض أن تكون لديك المعرفة الأساسية حول الطيف الكهرومغناطيسي، والذي يتميز بما يلي:
- يمثل الطيف الكهرومغناطيسي طيفًا واسعًا من الأشعة الكهرومغناطيسية، يمتد على نطاق واسع وضخم.
- يشمل هذا الطيف جميع الأطوال الموجية والترددات، ويسمى بالطيف الكهرومغناطيسي.
- وقد قسم العلماء هذا الطيف إلى 7 مناطق مختلفة.
- ويتم هذا التقسيم بترتيب تنازلي لطول الموجة، مع زيادة كل من الطاقة والتردد.
لا تنسوا قراءة مقالتنا عن:
أسماء الطيف الكهرومغناطيسي
- أطلق العلماء على الطيف الكهرومغناطيسي العديد من الأسماء، منها:
- أفران ميكروويف.
- موجات الراديو.
- الأشعة فوق البنفسجية.
- الأشعة تحت الحمراء.
- ضوء مرئي.
- أشعة جاما.
- الأشعة السينية.
- وإذا كانت إشعاعات الطاقة منخفضة، فإنها تعرف بالتردد، كما هو الحال مع موجات الراديو.
- علاوة على ذلك، فإن الموجات الدقيقة والضوء المرئي والأشعة تحت الحمراء والأشعة فوق البنفسجية تُعرف جميعها بالأطوال الموجية.
- يشير الإشعاع عالي الطاقة، مثل الأشعة السينية وأشعة جاما، إلى الطاقة لكل فوتون.
تطبيقات الطيف الكهرومغناطيسي
يحتوي الطيف الكهرومغناطيسي على مجموعة من التطبيقات المهمة:
- يستخدم العديد من الأطباء أشعة جاما المنبعثة من الراديوم لعلاج السرطان.
- وتعتبر هذه الأشعة علاجاً فعالاً للتخلص من مرض السرطان بمعدلات عالية.
- تساعد الأشعة السينية، التي تستخدم أيضًا في علاج أنواع مختلفة من السرطان، في تحديد وتشخيص الاضطرابات الداخلية.
- أما الأشعة فوق البنفسجية فتستخدم لإضاءة مصابيح الطاقة الشمسية ومصابيح الفلورسنت، كما يمكن أن تعمل كمعقم.
- كما تستخدم الأشعة تحت الحمراء المنبعثة من الأجسام الساخنة لعلاج الأمراض الجلدية.
- هناك موجات تعرف باسم أفران الميكروويف، والتي تستخدم لطهي الطعام.
- تلعب موجات الراديو دورًا مهمًا في البث الصوتي والمرئي.
- تعتمد التطبيقات التقنية على الموجات الكهرومغناطيسية للتعرف على جميع الأطوال الموجية وإنتاجها.
- يجب أن تعلم أن الطول الموجي يرتبط ارتباطًا وثيقًا بمعدل اهتزاز الإلكترونات، مما يعني أن زيادة اهتزاز الإلكترونات يقلل من الطول الموجي.
- بالإضافة إلى ذلك، تعتبر الموجات الطويلة من أسهل المواد في الإنتاج.
- تاريخيًا، تم استخدام موجات الراديو في الاتصالات منذ بداية القرن العشرين.
- وبينما كان الاستخدام القديم للموجات القصيرة أقل، فإن تطورها الملحوظ ساهم في تحسين استخدامها، من خلال تطوير أنواع الصمامات مثل الكليسترون.
- كليسترون هو نوع من الصمام الثنائي الميكروويف.
يمكنك أن ترى:
النظرية الكهرومغناطيسية
مراجعة موجزة للنظرية الكهرومغناطيسية:
- في الماضي، اعتقد العلماء أن الموجات الكهربائية والموجات الكهرومغناطيسية تمثل قوى منفصلة.
- ومع ذلك، في عام 1873، قدم العالم الاسكتلندي جيمس كليرك ماكسويل نظرية موحدة تغطي جميع الموجات الكهرومغناطيسية.
- تدرس هذه النظرية كيفية تفاعل الجسيمات المشحونة كهربائيًا مع بعضها البعض ومع المجالات الكهرومغناطيسية الأخرى.
أنواع التفاعلات الكهرومغناطيسية
- يجب أن تعلم أن هناك 4 أنواع من التفاعلات الكهرومغناطيسية، وهي:
- أولاً: يمكن أن تكون قوة التجاذب بين الشحنات الكهربائية متناسبة عكسياً أو تنافرية مع مربع المسافة بينهما.
- ثانيًا: الأقطاب المغناطيسية موجودة في أزواج، ويمكن أن تتوافق أو تتنافر، كما يحدث في الشحنات الكهربائية.
- ثالثاً: التيار الكهربائي الذي يسري في سلك يولد مجالاً مغناطيسياً يعتمد اتجاهه على اتجاه التيار.
- رابعاً: يمكن للمجال الكهربائي المتحرك أن ينتج مجالاً مغناطيسياً، والعكس صحيح.
الأمواج والحقول
- يتولد الإشعاع الكهرومغناطيسي عندما يتم تسارع أي جسيم ذري، مثل الإلكترون، أو بواسطة مجال كهربائي، مما يؤدي إلى تحركه.
- تنتج هذه الحركة مجالات كهربائية ومغناطيسية متذبذبة تتحرك بشكل متعامد مع بعضها البعض.
- وتتحرك هذه الحقول ضمن شعاع من الطاقة الضوئية يعرف بالفوتون.
- يمكن للفوتونات أن تنتقل عبر العديد من الموجات المتجانسة.
- وتصل سرعة هذه الموجات في الفراغ إلى 186,282 ميلاً في الثانية، ويشار إليها بسرعة الضوء.
- ولهذه الموجات عدة خصائص محددة، مثل الطاقة والطول الموجي والتردد.
- يتم تعريف الطول الموجي على أنه المسافة التي تقطعها الموجة بين قمتين متتاليتين، ويتم قياسه بالأمتار أو الوحدات الفرعية.
- أما التردد فهو يمثل عدد الموجات التي تتشكل خلال فترة معينة.
- يتم قياس التردد عادة بعدد الدورات التي تحدث خلال ثانية واحدة.
- يُنظر إلى الطول الموجي القصير على أنه مرتبط بتردد أعلى، حيث تمر دورة واحدة في فترة زمنية أقصر، بينما يُنظر إلى الطول الموجي الطويل على أنه مرتبط بتردد أقل بسبب الوقت الأطول الذي تستغرقه الدورة.
موجات الراديو
- توجد موجات الراديو في النطاق الأدنى من الطيف الكهرومغناطيسي، بترددات تصل إلى 30 جيجا هرتز (30 مليار هرتز).
- تُستخدم هذه الموجات بشكل أساسي في جميع مجالات الاتصالات، بما في ذلك نقل الصوت والبيانات والمحتوى الترفيهي.
أفران ميكروويف
- ترتبط الموجات الدقيقة بالطيف الكهرومغناطيسي، وتوجد بين موجات الأشعة تحت الحمراء والراديو.
- تُستخدم الموجات الدقيقة في الاتصالات عالية التردد، وكذلك في التطبيقات الحرارية مثل أفران الميكروويف.
- ويدخل هذا النوع من الموجات في تصنيع معدات أخرى مختلفة.
الأشعة تحت الحمراء
- توجد الأشعة تحت الحمراء في الطيف الكهرومغناطيسي بين الضوء المرئي وأشعة الميكروويف.
- على الرغم من صعوبة رؤية الأشعة تحت الحمراء بالعين المجردة، إلا أنه يمكننا الشعور بها عندما تكون شدتها عالية.
العثور على مزيد من المعلومات هنا: