يقدم هذا البحث معلومات عن الموجات وأهم أنواعها وخصائصها، حيث يمكننا دراسة موجات الراديو وأشعة الأكس والأشعة الجاما، والتعرف على كيفية نقلها في الأساس. ولكن علينا أولاً التطرق إلى مفهوم علم الفيزياء، والذي يدرس تركيب المادة وبنيتها والتفاعلات بين مختلف عناصرها.
يتناول علم الفيزياء دراسة الأجسام المادية، بالإضافة إلى القوى النووية والكهرومغناطيسية، ويهدف إلى وضع قوانين تفسر مختلف الظواهر الطبيعية، وسنوضح في موسوعتنا مفهوم الموجات وأنواعها وخصائصها.
بحث عن الموجات وأهم خصائصها
تعريف الموجات
- تعرَّف الموجات بأنها شكلٌ من أشكال انتقال الطاقة، والتي تنتقلُ من مكانٍ إلى آخر عبر وسطٍ مادي، وعند انتقال موجات الطاقة، فإنها لا تسببُ انتقالَ جزيئات الوسط، التي بدورها تتحركُ بشكلٍ عموديٍ موازيًا لاتجاه حركة الموجات.
- تتميز الموجات بصفتها دورية، حيث يتم إنتاج الموجات عن طريق تكرار نمطي لشدتها في فترات زمنية متتالية، وعندما تقطع مسافة أفقية تسمى “طول الموج.
- تمثل الموجات الكهرومغناطيسية نوعًا من الموجات التي تتميز بقدرتها على الانتقال إلى مكان آخر دون الحاجة لوجود وسط مادي، وتشمل بين أنواعها موجات الراديو وأشعة الأكس.
- تنتشرُ الموجاتُ الكهرومغناطيسيةُ في الفراغِ بسرعةِ الضوءِ التي تُقدرُ بنحوِ 300.000.000 مترٍ في الثانيةِ.
أنواع الموجات
- الموجات المستعرضة: تتألف هذه الموجات من قمم وأوجه، تشبه الموجات المائية، حيث تمثل قمم وأوجه هذه الموجات الارتفاع والانخفاض في مستوى الماء.
- الموجات الطولية: الموجات المتكونة من تضاغط وتخلخل، وتشبه الموجات الصوتية، حيث يتم تضاغط جزيئات الهواء فيها بالاقتراب من بعضها، ويتم التخلخل بتباعد تلك الجزيئات وتنافرها.
- الموجات السطحية: هي موجات تتميز بحركتها الدورانية، وتصبح أقل حدة كلما اتجهت بعمق في الوسط.
- الموجات الميكانيكية: تحتاج الموجات المادية إلى وسط مادي لتنتقل طاقتها من مكان إلى آخر، مثل الموجات الصوتية، بينما لا تحتاج الموجات الكهرومغناطيسية إلى وسط مادي لانتشارها.
ماهى خصائص الموجات ؟
1. طاقة الموجة
تتمثل إحدى أهم خصائص الموجات في قدرتها على تحويل الطاقة من موجة إلى أخرى، ويتناسب حجم تلك الطاقة مع مربع السعة ومربع التردد، إضافة إلى سرعة الموجة أيضًا.
2. سرعة انتشار الموجة
تُعرَّف السرعة الحقيقية بأنها السرعة التي يمكن للموجة التحرك بها أثناء الانتقال عبر وسط مادي أو بدونه، ووحدة قياسها المعتادة هي المتر في الثانية، أي متر/ثانية.
3. الطول الموجي
الطول الموجي يتمثل في المسافة بين قمتين متتاليتين بين موجتين أو بين قاعين متتاليين، وهذا ينطبق على الموجات المستعرضة التي تُعد من أهم أنواع الموجات، أما بالنسبة للموجات الطولية فيتمثل الطول الموجي في المسافة بين تضاغطين متتاليين أو تخلخلين متتاليين.
4. الزمن الدوري
الفترة الزمنية التي تحتاجها الموجة الوحيدة للمرور عبر نقطة ما تسمى بالفترة، والثانية هي وحدة قياس الدورة.
5. التردد
يتعلق التردد بالطول الموجي وسرعة انتشارها، حيث يعبر عن نسبة تكرار الموجة في الوحدات الزمنية القياسية، وعلى سبيل المثال، إذا نظرنا إلى العلاقة التالية: ع = تد × λ ، سنجد أن λ (لامدا) تعبر عن الطول الموجي، وتد تعبر عن تردد الموجة، وع تعبر عن سرعة انتشار الموجة. ويمكن استنتاج علاقة عكسية بين التردد والطول الموجي، إذا زاد التردد فإن الطول الموجي ينقص، والعكس صحيح، ووحدة قياس التردد هي الهرتز.
6. سعة الموجة
- تؤدي سعة الموجة دورًا مؤثرًا في كمية طاقة الموجات، وذلك لوجود علاقة طردية بين طاقة الموجة وسعتها، حيث يشير السعة إلى المسافة بين قمة الموجة وقاعها بجانب المستوى الصفري.
- يتم تعريف المستوى الصفري على أنه المستوى الذي تتوقف فيه حركة الموجة، وتُستخدم وحدات الطول كوحدة لقياس طول الموجة.
