المناهج

خصائص الموجات الكهرومغناطيسية

الموجات الكهرومغناطيسية

توليد الموجات الكهرومغناطيسية يأتي من اضطراب كهربائي ومغناطيسي ينتقل وذلك عن كيف تنتشر الموجات الكهرومغناطيسية في الفضاء وتنتشر بسرعة الضوء (2.998 × 108 م / ث) ، لا يحتوي على كتلة ولا شحنة ولكنه يسافر في حزم الطاقة مشعة.

تسمى الفوتونات أو الكميات تشمل أمثلة الإشعاع الكهرومغناطيسي:

  1. الموجات الراديوية والميكروويف .
  2. الأشعة تحت الحمراء .
  3. الأشعة فوق البنفسجية .
  4. جاما.
  5. الأشعة السينية .

وتتضمن بعض مصادر الإشعاع الكهرومغناطيسي مصادر في الكون:

  • الشمس .
  • والنجوم.
  • والعناصر المشعة والأجهزة المصنعة يعرض EM موجة مزدوجة وطبيعة الجسيمات  .

ما خصائص الموجات الكهرومغناطيسية

سرعة الموجات الكهرومغناطيسية

تنتقل جميع الموجات الكهرومغناطيسية بنفس السرعة عبر الفضاء الفارغ، هذه السرعة التي تسمى سرعة الضوء تبلغ حوالي 300 مليون متر في الثانية (3.0 × 108 م / ث) ، لا يوجد شيء آخر في الكون يسافر بهذه السرعة.

تبعد الشمس حوالي 150 مليون كيلومتر (93 مليون ميل) عن الأرض ، لكن يستغرق الإشعاع الكهرومغناطيسي 8 دقائق فقط للوصول إلى الأرض من الشمس .

إذا تمكنت من التحرك بهذه السرعة فستتمكن من السفر حول الأرض 7.5 مرة في ثانية واحدة فقط .

الطول الموجي وتردد الموجات الكهرومغناطيسية

على الرغم من أن جميع الموجات الكهرومغناطيسية تنتقل بنفس السرعة عبر الفضاء ، إلا أنها قد تختلف في أطوال موجاتها وتردداتها ومستويات طاقتها .

  • الطول الموجي هو المسافة بين النقاط المقابلة للموجات المتجاورة ، تتراوح الأطوال الموجية للموجات الكهرومغناطيسية من أطول من ملعب كرة قدم إلى أقصر من قطر الذرة .
  • تردد الموجة هو عدد الموجات التي تمر بنقطة ثابتة في فترة زمنية معينة ، تتراوح ترددات الموجات الكهرومغناطيسية من آلاف الموجات في الثانية إلى تريليونات الموجات في الثانية .

تعتمد طاقة الموجات الكهرومغناطيسية على ترددها الموجات منخفضة التردد لها طاقة قليلة ، وعادة ما تكون غير ضارة تتضمن على الموجات ذات تردد عالية على الكثير من الطاقة ومن المحتمل أن تكون ضارة جدا .

وتكون تأثير الموجات الكهرومغناطيسية على الانسان ضار جدا .

أنواع الموجات الكهرومغناطيسية

موجات الراديو

تمتلك موجات الراديو أدنى ترددات لجميع أنواع الإشعاع الكهرومغناطيسي ، وتحمل فوتوناتها أقل كمية من الطاقة عادة ما يكون أي شيء يتراوح بين 3 كيلو هرتز و 300 جيجاهرتز بمثابة موجة راديو.

على الرغم من أن بعض التعريفات تصنف أي شيء أعلى من 1 جيجاهرتز أو 3 جيجاهرتز كموجات ميكروويف ، هذا يجعل موجات الراديو كسلان من الاشعاع الكهرومغناطيسي تتباعد فوتونات الموجات الراديوية عن بعضها  عند 3 كيلو هرتز .

يبلغ طول الموجة 100 كم (62 ميل) ، و 1 مم (0.039 بوصة) عند 300 جيجاهرتز مما يعني أنها تحمل طاقة أقل من الأنواع الأخرى من ER .

موجات المايكرويف

هي الموجات الدقيقة هي إشعاع كهرومغناطيسي بترددات تتراوح بين 300 ميجاهرتز الطول الموجي 100 سم و 300 جيجاهرتز (0.1 سم) ، بصرف النظر عن الفوتونات الأكثر نشاطا قليلا وطول الموجة الأقصر .

مما يعني المزيد من كثافة الطاقة فهي حقا نوع من الموجات الراديوية ، في الواقع يتم استخدام الموجات الدقيقة على نطاق واسع في الاتصالات أيضا ، ولكن مع بعض الاختلافات الرئيسية عن موجات الراديو .

الأشعة تحت الحمراء

إنها تأتي لفترة طويلة من الطيف المرئي والتي تمتد من 300 جيجاهرتز (1 مم) إلى الحد الأدنى المرئي (اللون الأحمر) عند 430 تيرا هرتز (700 نانومتر) .

هذا هو الطيف الذي ستتفاعل عليه معظم الأجسام مع الحرارة المشعة ،على عكس الإشعاع الراديوي والميكروويف يتفاعل الأشعة تحت الحمراء مع ثنائيات القطب ، مما يعني أنه يتم امتصاصه بواسطة مجموعة واسعة من المواد .

وجميع المواد العضوية تقريبا التي تحول اهتزازها إلى حرارة ومع ذلك ، فإن العكس صحيح أيضا مما يعني أن المواد السائبة تشع عموما بعض مستويات الأشعة تحت الحمراء أثناء إطلاقها للحرارة.

ضوء مرئي

هذا هو الفاصل الزمني للإشعاع الكهرومغناطيسي الذي يتم ضبط عينيك على التقاطه ، يمتد الضوء المرئي على الطيف من 430-770 تيرا هرتز (390 إلى 700 نانومتر) نرى ألوانا مختلفة لأن الأشياء تمتص أجزاء معينة من هذا الطيف .

وينعكس الباقي لكي يظهر شيء ما باللون الأحمر ، يجب أن يمتص الأطوال الموجية التي لا تتوافق مع اللون وتعكس الأطوال الموجية الحمراء فقط لتلتقطها عينيك .

الأشعة فوق البنفسجية

الطيف الكهرومغناطيسي فوق تردد 789 تيراهيرتز (THz) أو أكثر يسمى الأشعة فوق البنفسجية ، يتكون الضوء فوق البنفسجي من موجات قصيرة حقا ، من 10 نانومتر إلى 400 نانومتر ويحمل الكثير من الطاقة .

في الواقع بدءا من حدود الأشعة فوق البنفسجية تحمل الفوتونات طاقة كافية لتغيير بعض الروابط الكيميائية إلى ترتيبات جديدة ، وهو بحق الجحيم إذا كنت جزيء DNA تحاول فقط الحفاظ على المعلومات .

والأسوأ من ذلك بالنسبة للكائنات الحية  أن بعض الأنواع الفرعية من الأشعة فوق البنفسجية التي ليس لديها طاقة كافية لتدمير الحمض النووي مباشرة  لا تزال تشكل خطرا لأنها تنتج أنواعا من الأكسجين التفاعلية داخل الجسم .

أشعة غاما

هذه هي EMRs مع فوتونات واحدة ذات أعلى طاقة نعرفها لها ترددات تزيد عن 30 إكساهيرتز ، وأطوال موجية أقل من 10 بيكومتر  وهو أقل من قطر الذرة .

إنها ناتجة في الغالب عن الاضمحلال الإشعاعي هنا على الأرض  ولكن يمكن أن تأتي أيضا في شكل انفجارات قوية للغاية من أشعة غاما ، ومن المحتمل أن تكون ناتجة عن النجوم المحتضرة التي تتحول إلى مستعر أعظم أو الهايبرنوفا الأكبر .

قبل الانهيار إلى نجوم نيوترونية أو ثقوب سوداء  هم النوع الأكثر فتكا من الإشعاع الكهرومغناطيسي للكائنات الحية ، لحسن الحظ يمتصها الغلاف الجوي للأرض إلى حد كبير.

الأشعة السينية

ترددات تتراوح من 30 بيتاهيرتز إلى 30 إكساهيرتز  وأطوال موجية من 0.01 إلى 10 نانومتر ، تكون الأشعة السينية نشطة للغاية . تسمى تلك التي لها أطوال موجية أقل من 0.2 – 0.1 نانومتر بالأشعة السينية “الصلبة”.

يستخدمها الأطباء لرؤية العظام داخل الجسم لأنها صغيرة جدا وقوية لدرجة أن أنسجتنا الرخوة تكون شفافة تقريبا بالنسبة لها ، نفس الشيء ينطبق على الأمتعة في المطار  يمكن للأشعة السينية أن ترى من خلالها مباشرة .

تطبيقات الموجات الكهرومغناطيسية

  •  نقل الطاقة من خلال الفراغ أو بدون استخدام وسيط.
  • نظرا لأن الموجات الكهرومغناطيسية تنقل الطاقة ، فإنها تلعب دورا مهما في حياتنا اليومية بما في ذلك تكنولوجيا الاتصالات .
  • الإشعاع الكهرومغناطيسي هو الأساس لعمل الرادار والذي يستخدم بدوره لتوجيه والاستشعار عن بعد لدراسة كوكب الأرض .
  • الأشعة فوق البنفسجية مبيد للجراثيم في الطبيعة وتدمر البكتيريا والفيروسات والعفن من مختلف الأسطح أو الهواء أو الماء .
  • تستخدم الأشعة فوق البنفسجية أيضا للكشف عن الأوراق النقدية المزورة ، لا تتحول الأوراق النقدية الحقيقية إلى الفلورسنت تحت ضوء الأشعة فوق البنفسجية .
  • للأشعة فوق البنفسجية أيضا خصائص صحية وعلاجية .
  • تكتشف الأشعة السينية كسر العظام عن طريق المرور عبر الجسد والتقاط الصورة .
  • يمكن أن تسبب أشعة جاما السرطانات وتعالجها أيضا الجرعات العالية من أشعة جاما تقتل الخلايا الطبيعية المسببة للسرطان بينما الكمية المناسبة يمكن أن تقتل الخلايا الطافرة .
  • تستخدم الأشعة تحت الحمراء للرؤية الليلية وهي مفيدة لكاميرات المراقبة .
  • الأشعة تحت الحمراء مرئية في جميع الأوقات وبالتالي يستخدمها المسؤولون للقبض على العدو .
السابق
الفرق بين الأليلات المتعددة والجينات المتعددة
التالي
نظرية التون مايو في العلاقات الإنسانية