ترتيب الموجات الكهرومغناطيسية حسب طولها الموجي

ترتيب الموجات الكهرومغناطيسية حسب طولها الموجي

ترتب الموجات الكهرومغناطيسية وفقًا لطولها الموجي من الأعلى إلى الأدنى، وذلك على النحو التالي:

• الأشعة اللاسلكية أو الراديوية.
• الأشعة فوق الحمراء.
• الموجات الطيفية المرئية.
• الأشعة الفوق بنفسجية.
• الأشعة السينية.
• أشعة جاما.

الأشعة اللاسلكية أو أشعة الراديو

تأتي موجات الراديو على أدنى نطاق من الطيف الكهرومغناطيسي، وترددتها يصل إلى حوالي 30 مليار هرتز، أو جيجا هيرتز (GHz)، وأطوال الموجة تزيد عن 0.4 بوصة (10 ملم)، ويلاحظ أن الراديو يستخدم بشكل رئيسي في الاتصالات.

الأشعة فوق الحمراء

تتواجد الأشعة فوق الحمراء في النطاق الكهرومغناطيسي بين الموجات الدقيقة والضوء المرئي. ويتراوح تردد الأشعة فوق الحمراء من حوالي 30 إلى 300 تيراهيرتز، وتتراوح الأطوال الموجية من حوالي 0.00003 إلى 0.004 بوصة (740 نانومتر إلى 100 ميكرومتر). كما أن ضوء الأشعة فوق الحمراء غير مرئي للعين البشرية، ولكن يمكن الشعور به كحرارة إذا كان مرتفعًا.

الموجات الطيفية المرئية

يَتواجَدُ الضوءُ المرئي في منتصفِ الطيفِ الكهرومغناطيسي وبَيْنَ الأشعةِ الحمراءِ والأشعةِ فوقَ البَنْفِسَجِيَّةِ، وتَبْلُغُ تَردداتُ الضوءِ المرئي مِنْ 400 إلى 800 تيراهيرتز، أمَّا الأطوالُ الموجيةُ فتَمثَّلُ حَوالي 0.000015 إلى 0.00003 بوصة (380 إلى 740 نانومتر) بشكلٍ عام، ويُعرفُ الضوءُ المرئي بأنَّهُ الأطوالُ الموجيةُ المرئية لأغلبِ عيونِ الإنسانِ.

الأشعة فوق البنفسجية

تشمل الأشعة فوق المغناطيسية نطاق الطيف الكهرومغناطيسي بين الضوء المرئي والأشعة السينية، وتتراوح ترددتها بين 8 × 10^14 إلى 3 × 10^16 هرتز، وتبلغ أطوال موجاتها حوالي 0.0000004 إلى 0.000015 بوصة (10 إلى 380 نانومتر). تشكل الأشعة فوق البنفسجية جزءًا من ضوء الشمس، ولكنها لا يمكن رؤيتها بالعين المجردة. تستخدم الأشعة فوق البنفسجية في الصناعة والطب، ولكنها قد تسبب أضرارًا للكائنات الحية.

الأشعة السينية

تم تصنيف الأشعة السينية إلى نوعين وهما الأشعة السينية اللينة والأشعة السينية القاسية، وتمثل الأشعة السينية نطاق الطيف الكهرومغناطيسي بين الأشعة فوق البنفسجية وأشعة جاما، وتبلغ ترددات الأشعة السينية اللينة بحوالي 3×1016 إلى 1018 هرتز والأطوال الموجية تبلغ حوالي 4×7_10 إلى 4×10_8 بوصة (100 بيكومتر 10 نانومتر)، أما الأشعة السينية القاسية فتكون في نفس منطقة الطيف الكهرومغناطيسي مثل أشعة جاما، والفرق الوحيد بينهما هو مصدر الإنتاج حيث يتم إنتاج الأشعة السينية عن طريق تسريع الإلكترونات بينما تنتج أشعة جاما عن طريق نوى ذرية.

أشعة جاما

تقع الأشعة الجاما في نطاق الطيف فوق الأشعة السينية اللينة، وتبلغ تردداتها أكثر من 1018 هرتز، وتكون أطوال موجتها أقل من 4 × 10_9 بوصة (100 بيكومتر). تتسبب إشعاعات الأشعة الجاما في الضرر للأنسجة الحية، لكنها تلعب دورًا قويًا ومفيدًا في قتل الخلايا السرطانية عند استخدامها بجرعات محسوبة بعناية في مناطق صغيرة. يجب التنبيه إلى أن التعرض غير المناسب للأشعة الجاما يشكل خطرًا شديدًا على البشر.

ما هي ألوان الموجات الكهرومغناطيسية

تتمثل الألوان في موجات كهرومغناطيسية تبدأ باللون الأبيض العادي وتمتزج مع الألوان المختلفة، وتشمل الأحمر والبرتقالي والأزرق والأرجواني، بالإضافة إلى الأشعة الكهرومغناطيسية الأخرى التي لا يمكن رؤيتها بالعين المجردة، مثل الأشعة فوق البنفسجية UV والأشعة تحت الحمراء IR. وتشمل أيضاً أشكالاً غريبة من الإشعاع مثل الأشعة السينية والأشعة جاما وموجات الراديو. ويطلق على جميع هذه الألوان المختلفة للضوء اسم الطيف الكهرومغناطيسي، ويحتوي كل قسم من هذا الطيف على مستويات طاقة وأطوال موجية وترددات مختلفة للفوتونات. وتتميز أشعة جاما بأعلى طاقة وأقصر أطوال موجية وأعلى ترددات، بينما تتميز موجات الراديو بأقل طاقة وأطول موجات وأقل ترددات من أي نوع آخر من الإشعاع الكهرومغناطيسي.

كيف تعمل الطاقة الكهرومغناطيسية

تتمثل طريقة التفكير في كيفية عمل الطاقة الكهرومغناطيسية بالطريقة نفسها المستخدمة في مجموعة الأشعة على الشاطئ، حيث تستخدم القمم والقيعان بالنمط المنتظم بصورة نسبية باستخدام طاقة التحرك.

• يتم وصف الإشعاع الكهرومغناطيسي بثلاثة طرق، وهي الطاقة أو الطول الموجي أو التردد.
• يتم قياس الأطوال الموجية باستخدام وحدات قياسية، وعند استخدامها لوصف الموجات الكهرومغناطيسية فإنها تقاس بوحدة القياس المترية.
• في مثال الشاطئ السابق، تمثل المسافة بين قمم الموج الطول الموجي.
• يتم قياس تردد هذه الموجات بوحدات Hertz (Hz) و Megahertz (MHz) و Gigahertz (GHz) .
• تتمثل الوحدات التي يتم التحكم بها في راديو السيارة في درجة الموجة الكهرومغناطيسية، حيث يزداد حمل الطاقة الكهرومغناطيسية عندما ترتفع درجة الموجة.

خصائص الموجات الكهرومغناطيسية

نستعرض في النقاط التالية ما هي خصائص الموجات الكهرومغناطيسية، وذلك على النحو التالي:

• تختلف الخصائص للموجات الكهرومغناطيسية في هذه النطاقات المتنوعة.
• يختلف المنتج حسب طريقة الإنتاج وطريقة التفاعل مع المادة والتطبيق العملي.
• تنبأ معادلات ماكسويل بوجود عدد لا نهائي من ترددات الموجات الكهرومغناطيسية التي تنتقل بسرعة الضوء.
• يعد ذلك أول دليل على وجود الطيف الكهرومغناطيسي بشكل كامل.
• يتمثل الأهمية الأساسية للطيف الكهرومغناطيسي في قدرته على تصنيف الموجات الكهرومغناطيسية وترتيبها وفقًا لتردداتها أو أطوالها الموجية المختلفة.
• توجد الطاقة الكهرومغناطيسية في كل مكان من حولنا، وعلى الرغم من أننا في كثير من الأحيان لا نشعر بجزء صغير من هذا الطيف وهو الضوء المرئي.
• مع ذلك، فإن الموجات الكهرومغناطيسية ضرورية للاستمرار في الحياة التفاعلية على مستوى العالم.
• بدءا من الراديو والهواتف المحمولة وصولا إلى التقنيات اللاسلكية والأشعة السينية.
• بالإضافة إلى العديد من الوسائل الأخرى التي نستفيد منها عن طريق الطاقة الكهرومغناطيسية.

التطبيقات العملية للموجات الكهرومغناطيسية

يجب أن نوضح سبب تطابق كل نوع من الموجات الكهرومغناطيسية مع التطبيق العملي، لأن كل جزء من الطيف الكهرومغناطيسي يتميز بأطوال موجية وترددات وطاقات مختلفة، والتي تستخدم بشكل واسع في العديد من الأغراض والوظائف، ويتوقف استخدامها على قدرة الجهاز الاستقبالي على استيعاب الموجة أو نقلها أو انعكاسها أو كسرها، وعلى سبيل المثال، يتعلق طهي الطعام بامتصاص الأشعة، بينما يتعلق اتصال الألياف الضوئية بالانعكاس.

• اكتشف العالم هيرتز موجات الراديو والميكروويف، وقد ساهمت هذه الاكتشافات في تمهيد الطريق للاتصالات اللاسلكية، والراديو، والتلفزيون.
• الضوء المرئي هو جزء من الطيف الكهرومغناطيسي، وهو المسؤول عن كل طرق الرؤية في الحياة اليومية، ويساعد في رؤية جميع الأشياء وتمييز الألوان.
• أثبتت الأشعة السينية، التي اكتشفها العالم رونتجن، فعاليتها في الطب عن طريق الكشف عن الأمراض المختلفة والتشوهات في عظام جسم الإنسان.
• عندما تكون الأشعة فوق البنفسجية عالية الطاقة، يمكن أن تؤين الذرات وتسبب تفاعلات كيميائية.
• تتمثل فائدة أشعة جاما التي اكتشفها العالم بول فيلارد في التأيين والطب النووي.

استخدامات الطيف الكهرومغناطيسي

تستخدم أجزاء مختلفة من الطيف الكهرومغناطيسي في العديد من التطبيقات، بما في ذلك:

• تشمل الأشعة تحت الحمراء الساخنة الكهربائية وطهي الطعام وكاميرات الأشعة تحت الحمراء.
• أشعة جاما وهي التصوير الطبي والعلاجات.
• موجات راديو من خلال الراديو والتليفزيون.
• الإشعاع الفوق بنفسجي من المصابيح الخاصة بتوفير الطاقة ومن تشمس الشمس.
• المايكرويف للاتصال بالأقمار الصناعية وطهي الطعام.
• الأشعة السينية وهي التصوير الطبي والعلاجات.
• نقل الضوء عبر الألياف الضوئية في الاتصالات