تعريف الطيف الكهرومغناطيسي وأنواعه من مصطلح فيزيائي شامل يشمل جميع الترددات التي يمكن استخدامها في الإشعاع الكهرومغناطيسي.
ضوء ينبعث من كائن مظلم عند درجات حرارة يحددها الكائن.
الكهرومغناطيسي
- في الفيزياء، تشير الكهرومغناطيسية إلى التفاعل الناتج عن اتحاد الحديد والمغناطيس.
- عندما تمر الجسيمات النشطة كهربائيًا عبر مجال مغناطيسي، ينبثق شعاع يسمى الطيف من اتحادها.
- يختلف الطيف الكهرومغناطيسي من جسم إلى آخر.
- ينتج الطيف الكهرومغناطيسي نتيجة لأسباب غير مباشرة أو ظاهرة.
- الكهرومغناطيسية هي التبادل الذي تخلق فيه الكهرباء مجالًا مغناطيسيًا والعكس بالعكس يحدث بطريقة منتظمة.
- تم اكتشاف الطيف الكهرومغناطيسي بواسطة البحث العلمي لجيمس ماكسويل.
ننصحك بزيارة مقال: مفهوم وطبيعة الضوء في الفيزياء
شرح الطيف الكهرومغناطيسي وأنواعه
- تتشكل ألوان الطيف عندما يمر ضوء الشمس الساطع عبر جسم المنشور، وتتباعد الموجات المغناطيسية.
- بسبب الاختلاف في الطول الموجي، يمكن رؤية ضوء أقل من خلال الأطوال الموجية.
- معظم الضوء الذي يحيط بالشخص غير مرئي، لذلك يستخدم الطيف الكهرومغناطيسي لتعريف الضوء كله الذي يبدأ بأشعة الراديو وينتهي بأشعة جاما.
- يشمل الإشعاع الكهرومغناطيسي جميع ترددات الموجات التي تنتجها الأجسام.
- كل جسم لديه طيف وإشعاع كهرومغناطيسي يختلف عن الأجسام الأخرى، لذلك يمكن رؤية الطيف الكهرومغناطيسي للجسم أم لا.
- يتكون الطيف الكهرومغناطيسي من جميع الترددات والأطوال الموجية للعديد من الأجسام المختلفة التي تنبعث منها الترددات والأطوال الموجية.
- هناك العديد من الأطياف المغناطيسية في أنواع مختلفة من الترددات والطول الموجي والإشعاع الكهرومغناطيسي.
- التردد هو التموجات التي تنتقل في منطقة معينة في ثانية واحدة، 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. عندما يزيد 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 مرئية، تسمى ألوان الطيف.
- يتراوح طوله الموجي بين 400 نانومتر و 700 نانومتر، ويختلف تردده وطوله الموجي حسب كل لون من ألوان الطيف.
- الأحمر هو الأعلى في الطول الموجي والأدنى في التردد.
- بينما يعكس اللون البنفسجي اللون الأحمر في خصائصه الكهرومغناطيسية.
- وحيث أنها الأعلى من حيث التردد والأدنى من حيث الطول الموجي، فمن المعروف أن العلاقة بين التردد وطول الموجة هي علاقة عكسية متناقضة.
موجات التلفزيون والراديو
تساعدنا هذه الموجات العابرة في رؤية الصورة والصوت على التلفزيون وسماع الصوت في الراديو.
يتراوح الطول الموجي لهذه الموجات بين 0.3 م و 3000 م.
أفران ميكروويف
- توجد في أفران الميكروويف المستخدمة لتسخين الطعام وفي شبكات الهاتف المحمول.
- وشبكات Wi-Fi التي تزود الإنترنت، ويبلغ 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.
- يمكن رؤية هذه الموجات في المناظير الطبية وأجهزة التحكم عن بعد في التلفاز وآلات التدفئة، ويمكن الشعور بهذه الموجات على شكل حرارة عالية.
موجات فوق بنفسجية
- هذه الموجات مرئية في ضوء الشمس الدافئ وتتميز بترددها العالي، لأن ترددها أعلى من البنفسجي.
- يتراوح طوله الموجي بين 400 نانومتر و 10 نانومتر، ويعتبر إشعاع كهرومغناطيسي ضار.
- مما يسبب الحروق والتهابات الجلد عند التعرض لها.
الأشعة السينية
- نوع من الأشعة السينية الطبية التي تنظر إلى عظام الجسم وتشرحها، وتعزز قدرتها على المرور عبر الجلد ولحم الجسم.
- لذلك يتم استخدامه في الأعمال الطبية ورؤية العظام داخل الجسم.
أشعة غاما
- نوع من الإشعاع ينطلق نتيجة التفاعلات النووية، وهو نوع من الإشعاع ذا تردد عالٍ وطول موجي منخفض.
- يستخدم لتطهير الطعام وحفظه من البكتيريا المتكونة والمستخدمة في المجال الطبي.
- حيث يعمل على علاج الأورام السرطانية الشديدة، وبالتالي يشرح معنى وأنواع الطيف الكهرومغناطيسي.
من هنا ستتعلم: ما مدى سرعة الضوء في الثانية؟
نطاقات الطيف الكهرومغناطيسي
- تُستخدم الموجات الكهرومغناطيسية في الإرسال اللاسلكي، مثل نقل الصوت في الراديو والتلفزيون.
- قم بتوجيه السفن والطائرات بشكل صحيح باستخدام موجات المركبة الفضائية.
- يختلف الطول الموجي لهذه الموجات الراديوية، والأطول من حيث الطول الموجي هو الإرسال الراديوي.
- وتتميز بموجات طويلة أو متوسطة أو قصيرة حسب استخدامها والمسافة التي تقطعها.
- والأدنى من حيث الطول الموجي وموجات الرادار وسفن الفضاء، حيث تسمى هذه الأنواع بالموجات الدقيقة.
- يختلف احتمال مرور الموجات الراديوية في الهواء باختلاف ترددها، لأن مسارها يزداد كلما زاد ترددها.
- لذلك، تستخدم الموجات القصيرة والعالية التردد في الموجات السماوية العالية بغرض قدرتها على الوصول إلى مدى واسع.
- زيادة تردد الموجات تمكنهم من السفر عبر الفضاء بسرعة أكبر، مثل موجات التليفزيون والرادار.
- تستخدم الموجات القصيرة للتواصل مع الأقمار الصناعية وسفن الفضاء المتطورة.
- لأنه يمكن أن يخترق الطبقات البعيدة ويصل إلى الفضاء.
- يمكن الشعور بالأشعة تحت الحمراء من خلال الحرارة، فهي نوع من الأشعة لا يمكن رؤيتها.
- يظهر في الموجات الكهرومغناطيسية في نهايتها من حيث الطيف المرئي، يتراوح طوله الموجي بين 0.7 ميكرومتر إلى 1 ميكرومتر.
- تستخدم الأشعة تحت الحمراء لفحص ودراسة الأشياء ومكوناتها، ويمكن استخدامها للتعرف على الصخور وأنواعها.
- وتحليل المعادن الموجودة تحت الأرض والتي يمكن رؤية مكوناتها أثناء التصوير بالأشعة تحت الحمراء.
- تعتمد قدرته على التوهج على طبيعة الجسم ودرجة حرارته.
ننصحك بقراءة: استخدامات الطيف الكهرومغناطيسي
عوامل الطيف الكهرومغناطيسي
- تحدث التذبذبات الكهربائية نتيجة اهتزاز الجسيمات الكهربائية النشطة مثل البروتونات الموجبة أو الإلكترونات السالبة.
- إذا تم توصيل شحنة سالبة بزنبرك يمكنه الاهتزاز والتحرك بسبب القوة المؤثرة عليه من الزنبرك، فيمكن زيادة قوة الضغط على الزنبرك.
- مما يجعلها تعمل ويؤدي إلى ظهور أشعة كهرومغناطيسية تنتشر في الهواء بسرعة مساوية لسرعة الضوء ولها تأثير ملحوظ على الشحنات الموجبة.
- يؤدي اهتزاز الشحنات الذرية إلى تكوين الطيف الكهرومغناطيسي، وتعمل درجة الحرارة على أداء الزنبرك.
- حيث توفر الشحنات الطاقة اللازمة لإثارته أو تثيره الاصطدامات.
- يعتمد طول الطيف الكهرومغناطيسي على مدى وصول الشحنات المثارة.
العلاقة بين الطول الموجي والتردد
- يرتبط الطول الموجي والتردد ببعضهما البعض بقانون استنتاجي يوضح الفرق بينهما.
- سرعة الموجات تساوي طول الموجات مضروبًا في ترددها، ويمكن تقصيرها عند كتابة القانون بصيغة رمزية.
- يشير الحرف “S” في القانون إلى السرعة البصرية، ويشير الحرف “Alif” إلى الطول الموجي.
- وحرف التردد، سرعة الضوء تساوي دائمًا سرعة موجة الهواء التي تساوي 810 * 3 م / ث.
ها أنت: لماذا السماء زرقاء؟
أخيرًا نشرح تعريف الطيف الكهرومغناطيسي وأنواعه، وكيف أن الطيف الكهرومغناطيسي هو نتيجة التفاعلات الكهربائية والمغناطيسية، وأنواع الإشعاع المستخدمة في العديد من مجالات الطب والتفاعلات مع الطاقة النووية.