الطيف الكهرومغناطيسي
لفهم الطيف الكهرومغناطيسي بشكل جيد، سيكون من المفيد التعرف على خصائصه. الطيف الكهرومغناطيسي يعتبر:
- مجموعة متكاملة من الأشعة الكهرومغناطيسية التي تمتد على نطاق واسع.
- تحتوي على كافة الأطوال الموجية والترددات، مما يشكل ما يُعرف بالطيف الكهرومغناطيسي.
- تم تقسيمه من قبل العلماء إلى سبعة مناطق رئيسية.
- تم إعداد هذا التصنيف بناءً على تناقص الطول الموجي، وزيادة كل من الطاقة والتردد.
للمزيد من المعلومات، يمكنك قراءة مقالنا حول:
المسميات المختلفة للطيف الكهرومغناطيسي
- أطلق العلماء عدة مسميات على الطيف الكهرومغناطيسي، ومن أبرز هذه المسميات:
- الموجات الميكروية.
- موجات الراديو.
- الأشعة فوق البنفسجية.
- الأشعة تحت الحمراء.
- الضوء المرئي.
- أشعة جاما.
- الأشعة السينية.
- عندما تكون إشعاعات الطاقة منخفضة قليلاً، يتم الإشارة إليها بالتردد، مثل الموجات الراديوية.
- الموجات الميكروية والضوء المرئي والأشعة تحت الحمراء والأشعة فوق البنفسجية تُسمى بشدة الطول الموجي.
- في المقابل، تشير الإشعاعات ذات الطاقة العالية، مثل الأشعة السينية وأشعة جاما، إلى الطاقة لكل فوتون.
استخدامات إشعاعات الطيف الكهرومغناطيسي
يتم استخدام الطيف الكهرومغناطيسي في مجموعة متنوعة من التطبيقات، ومنها:
- يستخدم الأطباء أشعة جاما التي تنتج عن الراديوم لعلاج السرطان، حيث تعتبر من أكثر العلاجات فعالية في هذا السياق.
- تستخدم الأشعة السينية أيضًا في علاج أنواع متعددة من السرطان، كما تُستخدم لتحديد الأماكن التي تعاني من اضطرابات داخلية.
- تستخدم الأشعة فوق البنفسجية في الإضاءة، سواء في المصابيح الشمسية أو الفلورية، فضلاً عن استخدامها كمعقم.
- الأشعة تحت الحمراء، المنبعثة من الأجسام الساخنة، تُستخدم كذلك في معالجة العديد من الأمراض الجلدية.
- تُستخدم الموجات الميكروية، المعروفة أيضًا بالموجات متناهية الصغر، في طهي الطعام.
- بينما تستخدم موجات الراديو في الإذاعة المرئية والمسموعة.
- تُعتبر الموجات الكهرومغناطيسية جزءًا أساسيًا في تكنولوجيات الكشف عن الأطوال الموجية وإنتاجها.
- المهم أن نعرف أن الطول الموجي له علاقة وطيدة بمعدل اهتزاز الإلكترونات، بحيث كلما كان الاهتزاز أبطأ، زاد طول الموجة.
- من بين العديد من المواد، تُعتبر الموجات الطويلة من السهل إنتاجها.
- تم استخدام موجات الراديو في الاتصال منذ بداية القرن العشرين، مع قلة استخدام الموجات القصيرة سابقًا حتى تم تطويرها بفضل التقنيات الحديثة مثل الكلايسترون.
- الكلايسترون هو أحد أشكال صمامات الموجات الدقيقة.
يمكنك الاطلاع على:
النظرية الكهرومغناطيسية
إليك لمحة عن النظرية الكهرومغناطيسية:
- في الماضي، كان هناك اعتقاد بأن الموجات الكهربائية والموجات الكهرومغناطيسية هي قوى مستقلة.
- لكن في عام 1873، قام العالم الاسكتلندي جيمس كلارك ماكسويل بتطوير نظرية موحدة تشمل كافة الموجات الكهرومغناطيسية.
- تتناول هذه النظرية تفاعلات الجسيمات المشحونة كهربائيًا مع المجالات الكهرومغناطيسية الأخرى.
أنواع التفاعلات الكهرومغناطيسية
- إن التفاعلات الكهرومغناطيسية تُصنف إلى أربعة أنواع رئيسية:
- التفاعل الأول هو قوة التجاذب أو التنافر بين الشحنات الكهربائية، والتي تختلف عكسيًا مع مربع المسافة بينها.
- التفاعل الثاني يتعلق بالأقطاب المغناطيسية التي تؤثر على بعضها بنفس طريقة الشحنات الكهربائية.
- التفاعل الثالث ينص على أن التيار الكهربائي المار في سلك ينتج مجالاً مغناطيسيًا، يعتمد اتجاهه على اتجاه التيار.
- أما التفاعل الرابع فهو أن المجال الكهربائي المتحرك ينتج مجالاً مغناطيسياً، والعكس صحيح أيضاً.
الموجات والمجالات
- تنشأ الأشعة الكهرومغناطيسية نتيجة تسريع أي جسيم ذري، مثل الإلكترون، بواسطة مجال كهربائي.
- تنتج هذه الحركة مجالات كهربائية ومغناطيسية متذبذبة تتداخل مع بعضها البعض، داخل حزمة ضوئية تُسمى الفوتون.
- يمكن لهذه الفوتونات السفر عبر موجات متجانسة بسرعة تقدر بـ 186,282 ميل في الثانية في الفراغ، وهي تمثل سرعة الضوء.
- تختلف الموجات من حيث الطاقة والطول الموجي والتردد.
- يقاس الطول الموجي بالمسافة المقطوعة بين قمتي موجتين متتاليتين، بينما يُقاس التردد بعدد الموجات الناتجة خلال فترة زمنية معينة، وغالباً ما يُحسب بوحدات دورات في الثانية.
- كما يُظهر الطول الموجي القصير عادةً ترددًا أعلى، بينما يُظهر الطول الموجي الأطول ترددًا أقل.
الموجات الراديوية
- تتواجد الموجات الراديوية في نطاق الطاقة الأقل ضمن الطيف الكهرومغناطيسي، مع ترددات تصل إلى 30 جيجاهيرتز.
- تُستخدم في جميع مجالات الاتصالات بما في ذلك نقل الصوت والبيانات ووسائل الترفيه.
الموجات الميكروية
- تُصنف الموجات الميكروية ضمن الطيف الكهرومغناطيسي، وتقع بين الأشعة تحت الحمراء والموجات الراديوية.
- تُستخدم الموجات الميكروية في الاتصالات ذات التردد العالي، وكذلك كوسيلة للطهي في الأفران.
الأشعة تحت الحمراء
- تقع الأشعة تحت الحمراء بين الضوء المرئي والموجات الميكروية في الطيف الكهرومغناطيسي.
- رغم أنها ليست مرئية للعين المجردة، يمكن الإحساس بها عند كثافتها العالية.
اقرأ المزيد هنا: