العلاقة بين الطول الموجي والتردد

ستجدون في موقع الموسوعة مقالاً يفصل لكم العلاقة بين الطول الموجي والتردد. تلعب الفيزياء دوراً أساسياً وحيوياً في حياتنا اليومية وتؤثر في جميع المسائل الحياتية. تشرح الفيزياء الظواهر المحيطة بنا وتعطي سبباً منطقياً لكل شيء. ويحرص العلماء على توضيح تعريفاتها ومفاهيمها وقوانينها بشكل واضح للمتلقي. في المقال سنشرح تعريف الطول الموجي والتردد الموجي وموجات الصوت وسنوضح العلاقة المنطقية والرياضية بينهما بالأمثلة. وفي نهاية المقال ستجدون روابط لمقالات مشابهة.

ما هو الطول الموجي

• يعني طول الموجة المسافة بين عدد من الوحدات الموجية المتشابهة، وهو أيضًا وحدة قياس المسافة بين نقطة على موجة معينة ونقطة موازية لها على موجة أخرى، ويشير طول الموجة إلى المسافة بين عدد من الأطوار المتماثلة، أي بين نقطتين، إحداهما قمة والأخرى قاع.
• تتميز الأمواج المختلفة بخصائصها وصفاتها الفريدة، حيث توجد أنواع مختلفة من الأمواج مثل الموجات الصوتية والموجات الضوئية والموجات المائية، وتترتب علاقة ما بين نوع الموجة وترددها.
• يتساءل كثيرون عن كيفية وصول الأصوات من الخارج إلى الأذن ثم إلى العقل، والإجابة على هذا السؤال تعتمد بشكل كبير على الموجات الصوتية وطول الموجة، حيث يمكن للإنسان سماع الأصوات التي تتردد بين 20 هرتز و20.000 هرتز، أما الحيوانات فلديها قدرات سمعية وأحياناً بصرية تفوق قدرات الإنسان قليلاً، مثل الكلاب والخفافيش، حيث يمكنها بسهولة سماع الأصوات التي يتردد ترددها بترددات أعلى أو أقل بكثير من ترددات سماع الإنسان.
• تختلف أصوات المواد المحيطة بنا وتختلف تردداتها وطول موجاتها، فهناك أصوات ذات تردد موجي منخفض وأخرى ذات تردد موجي مرتفع.
• يتم حساب الطول الموجي بناءً على نوع الموجة وسرعتها، وهناك معادلات معروفة ومثبتة علميًا توضح العلاقة بينهما وكيفية حساب الطول الموجي. وإحدى هذه المعادلات هي أن الطول الموجي يساوي سرعة الموجة مقسومة على التردد، وتعبر عنها المعادلة الرياضية λ= v/f، حيث تمثل كل حرف من هذه الرموز جزءًا من المعادلة:

1. λ: يشير المصطلح إلى الطول الموجي، وهو وحدة قياس في الرياضيات تعادل المتر.
2. f: يشير هذا المصطلح إلى تردد الموجات، ووحدة قياسه هي الهيرتز، ويتم حسابه بناءً على وقت وصول الموجة إلى نقطة محددة.
3. v: تشير سرعة الموجة إلى سرعتها في التحرك في الاتجاه المحدد، وتتم قياسها بوحدة متر لكل ثانية.

ما هو التردد الموجي

• يتعلق مصطلح التردد الموجي بمصطلح الطول الموجي، ويوجد علاقة كبيرة بينهما، حيث يزداد تردد الموجة عندما يقل طول الموجة، وعلى العكس يزداد طول الموجة عندما يقل تردد الموجة، ولذلك اعتبر العلماء العلاقة بينهما عكسية.
• لقد وصل العلماء إلى معادلة توضح العلاقة بين التردد والطول الموجي للموجات الكهرومغناطيسية، وترتبط بالسرعة الضوئية، وتُعبر عنها بالمعادلة λν=c، حيث يرمز كل رمز فيها إلى شيء معين:

1. λ: يُشير إلى الطُّول المُوَجِّي، ووحدتُه المتر.
2. v: يشير إلى التردد الموجي ووحدته هي الهرتز.
3. c: يشير إلى سرعة الضوء، ووحدة قياسه متر في الثانية الواحدة.

اعرف أكثر عن موجات الصوت

• تتعلق موجات الصوت بالترد الموجي والطول الموجي، وتسمى موجات الصوت أيضًا الموجات الطولية، وهي تعبر عن حركة الهواء واهتزاز جزيئاته في اتجاه الموجة.
• نلاحظ أن حركة أي جسم ينتج عنها موجة صوت، وعلى سبيل المثال، عندما يتم رمي حجر في الماء، ينتج ذلك موجات وتتحرك المياه بسبب حركة الحجر، ووجد العلماء فيزيائيون أن جزيئات المياه ستتحرك لأعلى، وجزيئات الموجة ستتحرك أفقيًا على سطح المياه.
• هناك نوع آخر من الموجات يسمى الموجة العرضية، وتشير إلى الموجات التي تتحرك عموديًا إلى اتجاه حركة واهتزاز جزيئات المادة، مثل الماء والضوء والصوت. وهذه أمثلة حية للموجات العرضية التي نشاهدها حولنا يوميًا.
• تمتلك الموجة الصوتية القدرة على الانتقال عبر جميع الوسطيات المختلفة باستثناء الفراغ، حيث يمكن لاهتزازات الصوت العبور بين جزيئات المواد المختلفة، ومع ذلك، تختلف كفاءة ووضوح نقل الصوت بين وسط وآخر.
• تتميز الموجات الصوتية وسرعة الصوت بالعديد من النظريات العلمية المثيرة، فعلى سبيل المثال، لا يوجد علاقة واضحة بين سرعة الصوت وضغط الهواء، إذ يمكن للصوت أن يسافر بنفس القوة سواء كان فوق الجبل أو تحت الجبل، أي ينتقل في ضغط هوائي مرتفع أو عادي أو منخفض.
• تتحرك الموجات الضوئية دائمًا بسرعة أعلى من الموجات الصوتية، وهذا يشرح لماذا نرى البرق قبل أن نسمع صوت الرعد، حيث وجد العلماء أن سرعة الضوء تصل إلى 300،000 كم/ثانية.
• العلاقة ما بين سرعة الموجة والزمن يتم تفسيرها بالمعادلة الآتية: تُحدد سرعة الموجة بالمسافة التي تقطعها الموجة مقسومة على الزمن.

العلاقة بين الطول الموجي والتردد

يتم تفسير العلاقة بين الطول الموجي والتردد الموجي في الفيزياء من خلال المعادلة التالية:

• عدد الموجات مقسوم على الزمن يساوي التردد الموجي.
• عدد الموجات = الزمن بالثواني × الطول الموجي.

يشير الرمز f إلى تردد الموجة، وλ يشير إلى طول الموجة.

إذا اعجبك الموضوع يمكنك قراءة المزيد من: (ما هي أعلى طول موجي؟، معلومات عن ألوان الطيف، بحث حول خصائص الموجات، ذكر ثلاث خصائص لم يتمكن النموذج الموجي للضوء من تفسيرها، بحث حول الطبيعة الموجية للضوء، ما هي الأشعة تحت الحمراء، بحث حول أساسيات الضوء ومصادره).

المصدر: 1.