تعريف الطيف الكهرومغناطيسي وأنواعه بمصطلحات فيزيائية شاملة تشمل جميع الترددات المتاحة للإشعاع الكهرومغناطيسي.
شعاع يخرج من جسم مظلم عند درجة حرارة يحددها الجسم.
الكهرومغناطيسي
- في الفيزياء، تعني الكهرومغناطيسية التفاعل الناتج عن اتحاد الحديد والمغناطيس.
- عندما تمر الجسيمات النشطة كهربائيًا عبر مجال مغناطيسي، ينتج عن توليفها شعاعًا يسمى الطيف.
- يختلف الطيف الكهرومغناطيسي من جسم إلى آخر.
- ينشأ الطيف الكهرومغناطيسي نتيجة عوامل غير مباشرة أو واضحة.
- الكهرومغناطيسية هي التبادل حيث تنتج الكهرباء مجالًا مغناطيسيًا والعكس صحيح بطريقة منتظمة.
- تم اكتشاف الطيف الكهرومغناطيسي بواسطة البحث العلمي لجيمس ماكسويل.
نوصي بزيارة مقال “مفهوم وطبيعة الضوء في الفيزياء”.
تعريف الطيف الكهرومغناطيسي وأنواعه
- تتشكل ألوان الطيف عندما يمر ضوء الشمس الساطع عبر جسم المنشور، وتختلف الموجات المغناطيسية.
- بسبب الاختلاف في الطول الموجي، كمية الضوء الصغيرة التي يمكن رؤيتها عبر الأطوال الموجية.
- معظم الضوء المحيط بالبشر غير مرئي، لذلك يستخدم الطيف الكهرومغناطيسي للكشف عن كل الضوء، من موجات الراديو إلى أشعة جاما.
- يشمل الإشعاع الكهرومغناطيسي جميع ترددات الموجات التي تنتجها الأجسام.
- كل جسم لديه طيف وإشعاع كهرومغناطيسي يختلف عن جسم آخر، لذلك يمكن رؤية الطيف الكهرومغناطيسي للجسم أم لا.
- يتكون الطيف الكهرومغناطيسي من جميع الترددات والأطوال الموجية للعديد من الأجسام المختلفة التي تنبعث منها التردد والطول الموجي.
- هناك العديد من الأطياف المغناطيسية من أنواع مختلفة في التردد والطول الموجي والإشعاع الكهرومغناطيسي.
- التردد هو موجات في الثانية في موقع معين، ووحدة القياس هي هرتز.
- الطول الموجي هو المسافة بين القمة والقمة المتعاقبة، أو القاع والقاع المتعاقبين.
- وحدة قياس الطول الموجي هي المتر وجزء لا يتجزأ من قياس المسافة.
- العلاقة بين التردد والطول الموجي سالبة، فكلما زاد التردد يقل الطول الموجي نتيجة هذه الزيادة.
أنواع الطيف الكهرومغناطيسي
ينقسم الطيف الكهرومغناطيسي إلى عدة أنواع تختلف حسب ترددها ؛
ضوء في منتصف الطيف الكهرومغناطيسي
- يتكون من ما يصل إلى سبعة ألوان يمكن رؤيتها تسمى ألوان الطيف.
- يتراوح طولها الموجي من 400 نانومتر إلى 700 نانومتر، ويختلف التردد وطول الموجة مع كل لون في الطيف.
- الأحمر هو الأعلى في الطول الموجي والأدنى في التردد.
- بينما يعكس اللون البنفسجي اللون الأحمر في خواصه الكهرومغناطيسية.
- عندما يكون التردد هو الأعلى والأدنى في الطول الموجي، من المعروف أن العلاقة بين التردد وطول الموجة معكوسة بشكل متناقض.
قنوات التلفزيون والراديو
تساعدنا هذه الموجات العابرة في رؤية صورة وصوت التلفزيون وسماع صوت الراديو.
يتراوح الطول الموجي لهذه الموجات بين 0.3 م و 3000 م.
أفران الميكروويف
- توجد في أفران الميكروويف التي تستخدم لتسخين الطعام وفي شبكات الهاتف الخلوي.
- وشبكات Wi-Fi التي توفر الإنترنت، ويتراوح أطوالها الموجية من 0.001 متر إلى 0.3 متر.
موجات الأشعة تحت الحمراء
- هذه الموجات هي أشعة حمراء ذات تردد أقل من الأحمر.
- يتراوح طوله الموجي من 0.001 متر إلى 700 نانومتر.
- توجد هذه الموجات في المناظير الطبية وأجهزة التحكم عن بعد في التلفاز وآلات التدفئة، ويمكن الشعور بهذه الموجات على أنها حرارة عالية.
موجات فوق بنفسجية
- توجد هذه الموجات تحت أشعة الشمس الدافئة وتتميز بترددها العالي لأن ترددها أعلى من البنفسجي.
- يبلغ طوله الموجي من 400 نانومتر إلى 10 نانومتر، ويعتبر إشعاع كهرومغناطيسي ضار.
- مما يسبب الحروق والتهابات الجلد عند التعرض لها.
الأشعة السينية
- نوع من الأشعة السينية الطبية التي تصور وتعرف عظام الجسم وتطور قدرتها على المرور عبر جلد الجسم ولحمه فقط.
- لذلك يتم استخدامه في الأعمال الطبية ورؤية العظام داخل الجسم.
أشعة غاما
- نوع من الإشعاع ينبعث نتيجة التفاعلات النووية، وهو نوع من الإشعاع عالي التردد ومنخفض الموجة.
- يستخدم لتطهير الطعام وحمايته من تكون البكتيريا، ويستخدم في مجال الطب.
- حيث يعمل على علاج أمراض السرطان الخطيرة وبالتالي تم توضيح تعريف وأنواع الطيف الكهرومغناطيسي.
يمكنك التعلم من هنا. ما هي سرعة الضوء في الثانية؟
نطاقات الطيف الكهرومغناطيسي
- تستخدم الموجات الكهرومغناطيسية في الإرسال الإذاعي، مثل صوت الراديو والتلفزيون.
- توجيه السفن والطائرات بشكل صحيح باستخدام الموجات لسفن الفضاء.
- يختلف الطول الموجي لهذه الموجات الراديوية، وأطول موجة هي الإرسال اللاسلكي.
- تتميز بموجات طويلة أو متوسطة أو قصيرة حسب تطبيقها ومداها.
- والأدنى من حيث الطول الموجي وموجات الرادار والمركبات الفضائية، حيث تسمى هذه الأنواع بالموجات الدقيقة.
- تختلف قدرة الموجات الراديوية على المرور عبر الهواء باختلاف ترددها، حيث يزداد انتقالها مع زيادة التردد.
- لذلك، يتم استخدام الموجات القصيرة والعالية التردد في قنوات السماء العالية بهدف تحقيق مدى واسع.
- زيادة وتيرة الموجات تسمح لها بالسفر بسهولة إلى الفضاء الخارجي، مثل موجات التليفزيون والرادار.
- تستخدم الموجات القصيرة للتواصل مع الأقمار الصناعية المتقدمة والمركبات الفضائية.
- لأنها يمكن أن تخترق الطبقات البعيدة وتصل إلى الفضاء الخارجي.
- يمكن الشعور بالأشعة تحت الحمراء على أنها حرارة لأنها نوع من الإشعاع لا يمكن رؤيته.
- يظهر في الموجات الكهرومغناطيسية في نهاية الطيف المرئي، بأطوال موجية تتراوح من 0.7 ميكرومتر إلى 1 ميكرومتر.
- تستخدم الأشعة تحت الحمراء لفحص ودراسة الأشياء ومكوناتها، ويمكن أيضًا استخدامها للتعرف على الصخور وأنواعها.
- وتحليل المعادن الموجودة تحت الأرض والتي تظهر مكوناتها أثناء التصوير بالأشعة تحت الحمراء.
- تعتمد قدرته على الإشعاع على طبيعة ودرجة حرارة الجسم.
نوصي بقراءة: تطبيقات إشعاع الطيف الكهرومغناطيسي
أسباب الطيف الكهرومغناطيسي
- تحدث التذبذبات الكهربائية بسبب اهتزاز جزيئات الطاقة الكهربائية، مثل البروتونات الموجبة أو الإلكترونات السالبة.
- عندما يتم توصيل شحنة سالبة بنابض يمكنه الاهتزاز والتحرك بسبب القوة المؤثرة عليه من الزنبرك، يمكن أن تزداد قوة ضغط الزنبرك.
- مما يتسبب في تحركها ويؤدي إلى توليد أشعة كهرومغناطيسية تنتشر في الهواء بسرعة تساوي سرعة الضوء ولها تأثير ملحوظ على الشحنات الموجبة.
- يؤدي اهتزاز الشحنات الذرية إلى تكوين الطيف الكهرومغناطيسي، وتؤثر درجة الحرارة على أداء المصدر.
- حيث توفر الشحنات الطاقة لإثارته أو تثيره الاصطدامات.
- يعتمد طول الطيف الكهرومغناطيسي على الدرجة التي تصل إليها الشحنات المثارة.
العلاقة بين الطول الموجي والتردد
- الطول الموجي والتردد مرتبطان بقانون استنتاجي يوضح التناقض بينهما.
- سرعة الموجات تساوي طول الموجات وترددها، ويمكن تقليلها عند كتابة القانون في شكل رمزي.
- في القانون، يشير الحرف “S” إلى السرعة البصرية، ويشير الحرف “Alif” إلى الطول الموجي.
- وحرف التردد t، سرعة الضوء ثابتة، تساوي سرعة الموجة في الهواء والتي تساوي 810 * 3 م / ث.
إذن، لماذا السماء زرقاء فيزيائيًا؟
وأخيراً أوضحنا تعريف الطيف الكهرومغناطيسي وأنواعه، وكيف يكون الطيف الكهرومغناطيسي نتيجة للتفاعلات الكهربائية والمغناطيسية، وأنواع الإشعاع المستخدمة في العديد من المجالات الطبية والتفاعلات النووية.