الكهرومغناطيسية

• تشير الكهرومغناطيسية في مجال الفيزياء إلى التفاعل بين الكهرباء والمغناطيس.
• وهذا يعني أن الأجسام المشحونة تتحرك عبر الحقول المغناطيسية، مما يؤدي إلى إنتاج الطيف الكهرومغناطيسي.
• يتميز كل كائن حي بطيف كهرومغناطيسي فريد، تمامًا كما تختلف بصمات الأصابع بين الأفراد.
• المجال المغناطيسي يولد تيارًا كهربائيًا، بينما يولد التيار الكهربائي مجاله المغناطيسي الخاص، مما يخلق تآزرًا بينهما.
• قام العالم جيمس ماكسويل باكتشاف الموجات الكهرومغناطيسية المهمة.

ولا تنس قراءة مقالنا حول:

تعريف الطيف الكهرومغناطيسي

• عند مرور ضوء الشمس عبر منشور، يتشكل طيف مرئي مستمر.
• هناك العديد من الموجات الكهرومغناطيسية ذات أطوال موجية متميزة.
• الضوء المرئي يمثل فقط جزءًا صغيرًا من الطول الموجي الإجمالي للضوء المرئي للإنسان.
• بالتالي، فإن الغالبية من الضوء المحيط بالبشر تبقى غير مرئية.
• يُستخدم مصطلح الطيف الكهرومغناطيسي للإشارة إلى النطاق الكامل للطيف، بداية من الأشعة الراديوية حتى أشعة غاما.
• تنبعث هذه الموجات من كائنات متنوعة، حيث يمتلك كل كائن طيفاً كهرومغناطيسياً فريداً يساعد في تمييزه عن غيره.

أنواع الطيف الكهرومغناطيسي

• يوجد تنوع في أنواع الطيف الكهرومغناطيسي من حيث التردد وطول الموجة.
• التردد هو عدد الموجات التي تعبر نقطة معينة في الثانية، ويُقاس بالهرتز.
• أما الطول الموجي فهو المسافة بين قمتين أو وديان متتابعة، ويُقاس بالأمتار أو أجزاء منها.
• تربط العلاقة بينهما منطقياً؛ حيث كلما زاد التردد، انخفض الطول الموجي، والعكس صحيح.

يعتمد تصنيف الطيف الكهرومغناطيسي على التردد كما يلي:

الضوء المرئي في منتصف الطيف الكهرومغناطيسي

• يشتمل على سبعة ألوان يمكن رؤيتها بالعين البشرية.
• يتراوح طول موجته بين 400 نانومتر و700 نانومتر.
• كل لون يمتاز بتردد وطول موجي خاص به.
• اللون الأحمر يعتبر أدنى تردد وأعلى طول موجي عند 700 نانومتر.
• بينما اللون البنفسجي يعد أعلى تردد وأقل طول موجي عند 400 نانومتر.
• لذا العلاقة بين التردد والطول الموجي تسير بشكل عكسي.

موجات الراديو والتلفزيون

• تساعد هذه الموجات على استقبال البث التلفزيوني والراديو.
• يتراوح طولها الموجي من 0.3 متر إلى عدة كيلومترات.

موجات الميكروويف

• تستخدم في تطبيقات مثل الهواتف المحمولة وإشارات Wi-Fi.
• ويترواح طولها الموجي بين 0.001 متر و0.3 متر.

الموجات تحت الحمراء

• تمثل ترددات منخفضة ضمن الطيف الكهرومغناطيسي مثل الأشعة تحت الحمراء.
• طولها الموجي يتراوح بين 0.001 متر و700 نانومتر.
• يمكن العثور عليها في أجهزة التحكم عن بعد والتسخين.
• أيضاً، يمكن أن تُشعرنا تلك الموجات بالحرارة.

الموجات فوق البنفسجية

• تمتلك أعلى تردد موجود في الأشعة، وتصدر من الشمس.
• طولها الموجي يتراوح من 400 نانومتر إلى 10 نانومتر.
• ينبغي الحذر من التعرض لهذه الأشعة لأنها قد تسبب حروقًا جلدية.

الأشعة السينية

• تستخدم لتصوير عظام الجسم.
• لديها القدرة على اختراق الجلد واللحم لتصوير العظام.

أشعة غاما

• هذه الأشعة تنتج عن التفاعلات النووية، وتتميز بأعلى تردد.
• تستخدم لتعقيم الطعام والحماية من البكتيريا.
• كما تُستعمل في علاج الأورام السرطانية.

اكتشف المزيد حول:

خصائص الطيف الكهرومغناطيسي

تتشكل هذه الخصائص في ما يلي:

السرعة

• تتحرك جميع الموجات الكهرومغناطيسية في الفراغ بنفس السرعة، تقريبًا 300,000 كيلومتر في الثانية.
• تُعرف هذه السرعة بـ “سرعة الضوء”، مما يعني أنه لا يمكن لأي شيء التحرك أسرع منها.
• يعتبر الضوء في الفراغ من الثوابت الرئيسية في الفيزياء وله دور كبير في الفيزياء الحديثة.

التردد والطول الموجي

• يعرف الطول الموجي بأنه المسافة بين قمتين متتاليتين للموجة.
• تُقاس العلاقة بين التردد والطول الموجي بطريقة عكسية؛ إذ عندما يزيد الطول الموجي، يقل التردد.
• الوحدة المستخدمة لقياس التردد هي الهرتز.

الطاقة

• يمكن وصف الموجات الكهرومغناطيسية من حيث الطاقة.
• تُقاس الطاقة بوحدة الإلكترون فولت (eV)، والتي تعبر عن الطاقة الحركية اللازمة لتحريك الإلكترونات عند جهد 1 فولت.
• تتأثر الطاقة بالتردد والطول الموجي، إذ تزيد مع زيادة التردد وتقل مع زيادة الطول الموجي.

الزخم

• الزخم يعرف على أنه حاصل ضرب الكتلة والسرعة، ولكن الإشعاع الكهرومغناطيسي عديم الكتلة.
• أظهر أينشتاين أن الضوء يمكن أن يتصرف كجسيمات في ظروف معينة.
• وفي معادلة (E = mc^2)، نجد علاقة بين الطاقة والكتلة.
• لذا، فإن الموجة تحمل طاقة ولها أيضًا زخم يرتبط بسرعة الضوء.

الاستقطاب

• تتكون الموجات الكهرومغناطيسية من مجالات كهربائية ومغناطيسية عمودية ويتعامد اتجاهها مع اتجاه انتشار الموجات.
• الهدف من الاستقطاب هو فهم خصائص الحقل الكهربائي للموجة.
• تحدد أيضاً الاستقطابات كيفية تغير الحقل الكهربائي مع الوقت، وهذا يعتبر مهمًا لتطبيقات معينة في مجالات مثل الليزر والتصوير.

استخدامات إشعاعات الطيف الكهرومغناطيسي

تشمل الاستخدامات ما يلي:

الإضاءة

• تعتبر الإضاءة من أهم الاستخدامات الأساسية التي تضيف قيمة لجميع مجتمعاتنا.
• حتى الضوء الشمسي هو جزء من الموجات الكهرومغناطيسية، مما يجعل الحياة اليومية غير ممكنة بدون إضاءة.

مجال الاتصالات

• تشمل استخدامات الطيف الكهرومغناطيسي في جميع قنوات الراديو، والاتصالات السلكية واللاسلكية، والهواتف، والإنترنت.
• تعتمد معظم حيوات الناس اليوم على هذه المستخدمات.

مجال توليد الطاقة

• تستند معظم المولدات التي تستخدم أنواعًا مختلفة من الوقود على المبادئ الكهربائية الناتجة عن المجالات المغناطيسية المتحركة.

المجال الطبي

• تُستخدم الأشعة في الفحوصات الطبية، مثل الأشعة السينية والتصوير الطبقي.
• تساعد هذه الأجهزة الأطباء في تشخيص الحالات المرضية وتقديم العلاج.

المجال العسكري

• يُستخدم الرادار، الذي يتواجد على الطرق والحدود، للكشف عن الأجسام المتحركة وسرعتها.
• أيضًا تُستخدم الأشعة المستخلصة من الموجات الكهرومغناطيسية في توجيه الصواريخ.