استخدامات إشعاعات الطيف الكهرومغناطيسي، دراسة الإشعاعات للأطياف الطبيعية المختلفة والتي تتواجد على سطح الأرض وخارجه هي دراسة علمية بحثية، ومن هذه الدراسات العلمية هو دراسة الإشعاعات الخاصة بالطيف الكهرومغناطيسي، فما هو مفهوم الطيف الكهرومغناطيسي، وما هي أهم أنواعه والموجات التي تساعد الطيف بالمرور بالعوائق الطبيعية، فيما يلي سوف نعرض شرح كامل الى استخدامات إشعاعات الطيف الكهرومغناطيسي.
الطيف الكهرومغناطيسي
- في الفيزياء، تشير الكهرومغناطيسية إلى تفاعل الكهرباء والمغناطيس.
- مما يعني أن الأجسام المشحونة تمر عبر المجال المغناطيسي الذي ينتج الطيف الكهرومغناطيسي.
- كل جسم بشري له طيفه الكهرومغناطيسي الخاص.
- كما تختلف بصمات الأصابع البشرية عن الأخرى.
- يولد المجال المغناطيسي تيارًا كهربائيًا ويولد التيار الكهربائي مجالًا مغناطيسيًا.
- وهكذا، يحدث الانسجام مع بعضها البعض.
- اكتشف العالم جيمس ماكسويل الموجات الكهرومغناطيسية.
تعريف الطيف الكهرومغناطيسي
- عندما يمر ضوء الشمس عبر منشور، يشكل الضوء المرئي طيفًا مستمرًا.
- هناك العديد من الموجات الكهرومغناطيسية ذات الأطوال الموجية المختلفة.
- والضوء المرئي ليس سوى جزء صغير من الطول الموجي الكلي للضوء المحيط بالإنسان.
- مما يعني أن معظم الضوء المحيط بالبشر لا يمكن رؤيته.
- لذلك يتم استخدام مفهوم الطيف الكهرومغناطيسي لتغطية مفهوم الطيف بأكمله.
- من أشعة الراديو إلى أشعة جاما.
- إنها موجات كهرومغناطيسية تنبعث من أجسام مختلفة ولكل جسم طيف كهرومغناطيسي مختلف.
- هذا لتمييزه عن الأشياء الأخرى ويمكن رؤيته أو عدم رؤيته من خلال الطيف الكهرومغناطيسي.
أنواع الطيف الكهرومغناطيسي المتعددة
- هناك عدة أنواع مختلفة من الطيف الكهرومغناطيسي من حيث التردد والطول الموجي.
- التردد هو عدد الموجات التي تمر عبر منطقة معينة في الثانية ويتم قياسها بالهرتز.
- الطول الموجي هو المسافة المقاسة بين قمتين أو وديان متتاليتين ويقاس بالأمتار وأجزائه.
- والعلاقة بينهما معاكسة، بمعنى أنه كلما زاد التردد، انخفض الطول الموجي.
- كلما انخفض التردد، زاد الطول الموجي.
مفهوم الضوء المرئي في منتصف الطيف الكهرومغناطيسي
- يتكون من سبعة ألوان مرئية للعين المجردة.
- يتراوح الطول الموجي بين 400 نانومتر و 700 نانومتر.
- لكل لون تردد وطول موجة مختلفان.
- الأحمر هو أقل تردد وأعلى طول موجي 700 نانومتر.
- يحتوي اللون البنفسجي على أعلى تردد وأقل طول موجي يبلغ 400 نانومتر.
- لذا فإن العلاقة بين التردد وطول الموجة متناسبة عكسيًا.
موجات الراديو والتلفزيون الطيف الكهرومغناطسي
- يساعد على مشاهدة البث التلفزيوني والاستماع إلى البث.
- يتراوح طولها الموجي من 0.3 متر إلى عدة كيلومترات.
المايكرويف في المايكرويف الطيف الكهرومغناطسي
- توجد في الهواتف المحمولة وإشارات Wi-Fi.
- يتراوح طولها الموجي من 0.001 م إلى 0.3 م.
الطيف الكهرومغناطسي موجات الأشعة تحت الحمراء
- وهو التردد المنخفض في منتصف الموجات مثل الأشعة تحت الحمراء.
- يتراوح طولها الموجي من 0.001 م إلى 700 نانومتر.
- يمكن العثور عليها في أجهزة التحكم عن بعد في التلفزيون.
- في محددات الأشعة تحت الحمراء والسخانات.
- يمكننا أيضًا أن نشعر به على شكل حرارة.
موجات فوق بنفسجية الطيف الكهرومغناطسي
- إنه أعلى تردد للموجات ويوجد في ضوء الشمس.
- يتراوح طولها الموجي من 400 نانومتر إلى 10 نانومتر.
- لكن اعلم أن التعرض لمثل هذه الأشعة يمكن أن يسبب حروقًا للجلد.
الأشعة السينية
- إنها أشعة سينية تستخدم لتصوير عظام الإنسان.
- يمكنه اختراق جلد الإنسان ولحمه حتى يتمكن من تصوير العظام.
الأشعة غاما
- إنها أشعة تنبعث من التفاعلات النووية بأعلى تردد.
- يتم استخدامه لتعقيم الطعام لمنع دخول البكتيريا إليه.
- كما أنها تستخدم لعلاج الأورام السرطانية.
أهم خصائص الطيف الكهرومغناطيسي
هنالك عدد من الخصائص للطيف الكهرومغناطيسي، وهي السرعة والتردد والطول الموجي، اضافة الى الطاقة وقوة الدفع والاستقطاب، ومجالات الطاقة والاتصالات وغيرها، وفيما يلي سوف نستعرض كافة الخصائص للطيف الكهرومغناطيسي بشكل مفصل.
خصائص السرعة
- تنتقل جميع الموجات الكهرومغناطيسية عبر فراغ بنفس السرعة (أي لا يلزم وجود وسيط موصل) بسرعة 300000 كيلومتر في الثانية تقريبًا.
- هذه السرعة تسمى “سرعة الضوء” لأنه لا شيء يمكن أن يتحرك أسرع من سرعة الضوء.
- يعتبر الضوء في الفراغ من أهم الثوابت في الفيزياء ويلعب دورًا محوريًا في الفيزياء الحديثة.
خصائص التردد والطول الموجي
- يُعرَّف الطول الموجي بأنه دورة واحدة من الموجة.
- يتم قياسها على أنها المسافة بين أي ذرتين متتاليتين للموجة.
- القمة هي أعلى نقطة في الموجة والقاع هو أدنى نقطة في الموجة.
- يتم تحديد التردد من خلال عدد الأطوال الموجية التي تمر عبر نقطة في فترة زمنية محددة.
- يقاس عدد الأطوال الموجية بعدد الأطوال الموجية التي تمر في الثانية أو بعدد دورات الموجة.
- وحدة القياس هي هرتز.
- العلاقة بين الطول الموجي والتردد معكوسة.
- لذلك إذا زاد الطول الموجي، يقل التردد والعكس صحيح.
خصائص طاقة
- يمكن أيضًا وصف الموجات الكهرومغناطيسية بأنها طاقة.
- وحدة القياس تسمى إلكترون فولت (eV).
- يُعرف إلكترون فولت بالطاقة الحركية المطلوبة لتحريك الإلكترونات بجهد 1 فولت.
- وتجدر الإشارة إلى أن الطاقة تعتمد على التردد وطول الموجة، لذلك تقل الطاقة مع زيادة الطول الموجي وتزداد مع زيادة التردد.
خصائص قوة الدفع
- يُعرَّف الزخم عادةً بأنه ناتج الكتلة والسرعة، لذلك هذا غريب لأن الإشعاع الكهرومغناطيسي عديم الكتلة ويتكون من موجات.
- ومع ذلك، أثبت أينشتاين أن الضوء يمكن أن يعمل كجسيم في ظل ظروف معينة.
- بالنظر إلى أنه في معادلته الشهيرة (E = mc ^ 2)، توجد علاقة بين الطاقة والكتلة.
- والموجة (من حيث الطاقة) ليس لديها فقط معادلة الكتلة ولكن لديها أيضًا زخمًا وهي حقًا أكثر منطقية.
- أثبت أينشتاين أن الزخم (p) للفوتون هو نسبة طاقته إلى سرعة الضوء.
خصائص الاستقطاب
- تتكون الموجات الكهرومغناطيسية من حقول كهربائية ومغناطيسية عمودية متعامدة أيضًا مع اتجاه انتشار الموجات.
- الغرض من استقطاب الموجات الكهرومغناطيسية هو وصف حجم واتجاه المجال الكهربائي للموجة وخصائص الاستقطاب الكهرومغناطيسي.
- على وجه التحديد، يتم تعريف الموجات على أنها تصف اتجاه ومتجه المجال الكهربائي الذي يتغير بمرور الوقت.
- يعد الحجم النسبي لخصائص الموجات الكهرومغناطيسية واستقطاب الموجات الكهرومغناطيسية من بين أهم خصائص الموجات الكهرومغناطيسية.
- لأن لها تطبيقات عديدة في الليزر والتصوير وغيرها.
خصائص الإضاءة
- ذكرنا الإضاءة في البداية لأنه لا شك في أنها من أهم الاستخدامات التي تفيد العالم كله.
- حتى ضوء الشمس الذي يصل إلينا ما هو إلا موجات كهرومغناطيسية، ولا بيوت ولا شوارع بدون إنارة.
خصائص مجال الاتصالات
- يمكننا رؤيته بوضوح على جميع قنوات الراديو والأقمار الصناعية والأرضية والهاتفية والإنترنت.
- كل هذه الاستخدامات أصبح من الصعب تكييفها أو العيش بدونها، خاصة بعد أن غزت حياة كل أسرة وكل شخص.
خصائص مجال توليد الطاقة
- تعتمد جميع المولدات التي تستخدم أنواعًا مختلفة من الوقود أو البخار على المبدأ الكهربائي الناتج عن مجال مغناطيسي متحرك.
خصائص المجال الطبي
- تستخدم كلمة الأشعة عادة عندما يقوم الطبيب بإجراء فحص داخلي لجسم الإنسان.
- وكذلك التصوير المقطعي والعديد من الأجهزة الطبية الأخرى التي تساعد الطبيب والمريض.
- كل هذه الأجهزة تستخدم الموجات الكهرومغناطيسية عبر أشعة جاما أو غيرها.
خصائص المجال العسكري
- الغالبية تعرف الرادارات الموجودة على الطرق أو الحدود.
- تعمل هذه الرادارات عن طريق الموجات الكهرومغناطيسية التي يمكنها اكتشاف أي جسم متحرك وسرعته.
- أيضًا، تستخدم الصواريخ الموجهة عن بُعد الأشعة الكهروضوئية، والتي يتم استخلاصها من الموجات الكهرومغناطيسية.
هنالك عدد من المجالات التي تهتم بالطيف الكهرومغناطيسي، والتي يتم تدريسها في المراحل الدراسية، ويمكن أن يتخصص الطالب بعدها في دراسته الجامعية بهذا المجال، ويتم دراسته بشكل مفصل وأوسع، وتلك هيك أهم المعلومات عن
https://www.youtube.com/watch?v=uZdphN0nnQw