ترتيب الموجات الكهرومغناطيسية حسب طولها الموجي
ترتب الموجات الكهرومغناطيسية حسب طولها الموجي من أعلى إلى أدنى وذلك فيما يلي:
- الأشعة اللاسلكية أو الراديوية.
- الأشعة فوق الحمراء.
- الموجات الطيفية المرئية.
- الأشعة الفوق بنفسجية.
- الأشعة السينية.
- أشعة جاما.
الأشعة اللاسلكية أو أشعة الراديو
وتأتي موجات الراديو في أدنى نظام من الطيف الكهرومغناطيسي، وترددتها تصل إلى حوالي 30 مليار هرتز، أو جيجا هيرتز (GHz) أما الأطوال الموجية تزيد عن 0.4 بوصة (10 ملم)، ومن الجدير بذكره أن الراديو يستخدم في المقام الأول للاتصالات.
الأشعة فوق الحمراء
وتوجد الأشعة فوق الحمراء في نطاق الطيف الكهرومغناطيسي بين الموجات الدقيقة والضوء المرئي، وتتمثل ترددات الأشعة فوق الحمراء من حوالي 30 إلى 300 تيراهيرتز، أما الأطوال الموجية فتتراوح من حوالي 0.00003 إلى 0.004 بوصة 740 نانومتر إلى 100 ميكرومتر، ويتصف ضوء الأشعة فوق الحمراء بأنه غير مرئي للعين البشرية، ولكن يمكن الشعور به مثل الحرارة إذا كانت مرتفعة.
الموجات الطيفية المرئية
يتواجد الضوء المرئي بمنتصف الطيف الكهرومغناطيسي وبين الأشعة الحمراء والأشعة فوق البنفسجية، وتبلغ ترددات الضوء المرئي من 400 إلى 800 تيراهيرتز، أما الأطوال الموجية فتمثل حوالي 0.000015 إلى 0.00003 بوصة (380 إلى 740 نانومتر) بشكل عام، ويعرف الضوء المرئي بأنة الأطوال الموجية المرئية لأغلب عيون الإنسان.
الأشعة فوق البنفسجية
تعرف الأشعة فوق المغناطيسية بأنها نطاق الطيف الكهرومغناطيسي بين الضوء المرئي والأشعة السينية، وتتمثل ترددتها بحوالي 8×1014 إلى 3× 1016 هرتز، أما الأطوال الموجية تتمثل حوالي 0.0000004 إلى 0.000015 بوصة ( 10 إلى 380 نانومتر) ويعد ضوء الأشعة البنفسجية من أحد مكونات ضوء الشمس، ولكنه لم يرى بالعين البشرية، وللأشعة الفوق بنفسجية الكثير من التطبيقات الصناعية والطبية، ولكنها من الممكن أن تلحق أضرار بالكائنات الحية.
الأشعة السينية
لقد صنفت الأشعة السينية إلى نوعان 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 نانو متر)، أما الأشعة السينية الصلبة فتكون نفس منطقة الطيف الكهرومغناطيسي مثل أشعة جاما، ويتمثل الفرق الوحيد بينهما هو مصدر الإنتاج حيث يتم إنتاج الأشعة السينية عن طريق تسريع الإلكترونات أما أشعة جاما فيتم إنتاجها عن طريق نوى ذرية.
أشعة جاما
تتواجد أشعة جاما في نطاق الطيف فوق الأشعة السينية اللينة، وتبلغ ترددات أشعة جاما ما يزيد عن 1018 هرتز، أما الأطوال الموجية فتكون أقل من 4×10_9 بوصة (100 بيكومتر) ويترتب على إشعاع جاما الإضرار بالأنسجة الحية، مما يجعل لها دور قوي ومفيد في قتل الخلايا السرطانية عندما تستعمل بجرعات محسوبة بحرص في مناطق صغيرة، كما يجب التنبيه أن التعرض الغير مناسب لأشعة جاما يمثل الخطورة الشديدة على البشر.
ما هي ألوان الموجات الكهرومغناطيسية
تتمثل الألوان الموجات الكهرومغناطيسية باللون الأبيض العادي، الذي تكون من قوس قزح ممزوجاً بالألوان المتنوعة، وهي الأحمر والبرتقالي حتى الأزرق والأرجواني، كما أن هناك الكثير من ألوان الضوء الأخرى التي لا نستطيع رؤيتها، وتشمل هذه الأشعات الأشعة فوق البنفسجية UV والأشعة تحت الحمراء IR التي لا ترى بالعين البشرية، وتشتمل كذلك على أشكال غريبة الأطوار من الإشعاع مثل الأشعة السينية وأشعة جاما وموجات الراديو، ومن الجدير بذكره أن كل هذه الألوان المختلفة للضوء تسمى بالطيف الكهرومغناطيسي، ويشتمل كل قسم من الطيف الكهرومغناطيسي EM على مستويات طاقة مميزة وأطوال موجية وترددات مرتبطة بفوتوناته، وتشمل أشعة جاما أعلى الطاقات واقصر أطوال موجية وأعلى ترددات، أما موجات الراديو فتمتلك أقل طاقات وأطول موجات وأقل ترددات وذلك من أي نوع من أنواع الإشعاع الكهرومغناطيسي.
كيف تعمل الطاقة الكهرومغناطيسية
تتمثل طريقة التفكير في كيفية عمل الطاقة الكهرومغناطيسية بذات الطريقة المتبعة في مجموعة الأشعة على الشاطئ، وذلك من خلال القمم والقيعان بالنمط المنتظم بصورة نسبية باستخدام طاقة التحرك.
- ويوصف الإشعاع الكهرومغناطيسي بثلاث طرق، وهي الطاقة أو الطول الموجي أو التردد.
- وتقاس الأطوال الموجية عن طريق وحدات قياسية وعندما تستعمل لوصف الموجات الكهرومغناطيسية فتكون من خلال وحدة قياس المتر.
- وبالرجوع إلى مثال الشاطئ السابق فإن المسافة بين قمم كل موجة يمثل الطول الموجي.
- وتقاس ترددت هذه الموجات بوحدات hz) Hertz) و (MHz) megahertz و GHZ gigahertz .
- وتمثل الوحدات التي تكون على علم بها في راديو السيارة، وكلما ارتفعت درجة الموجة الكهرومغناطيسية فتزداد الطاقة الكهرومغناطيسية التي تحملها.
خصائص الموجات الكهرومغناطيسية
نستعرض لكم من خلال النقاط التالية ما هي خصائص الموجات الكهرومغناطيسية وذلك فيما يلي:
- تتصف الموجات الكهرومغناطيسية في هذه النطاقات المتنوعة بخصائص مختلفة.
- وذلك بناءً على طريقة الإنتاج وطريقة التفاعل مع المادة والتطبيق العملي.
- وتنبأت معادلات ماكسويل بتوفير عدد لا نهائي من ترددات الموجات الكهرومغناطيسية التي تسير بسرعة الضوء.
- ويعد ذلك أول مؤشر على وجود الطيف الكهرومغناطيسي بشكل كامل.
- ومن ثم فإن الأهمية الأساسية للطيف الكهرومغناطيسي تتمثل في أنه يمكن استعماله لتصنيف الموجات الكهرومغناطيسية وترتيبها بناءً على تردداتها أو أطوالها الموجية المختلفة.
- وتوجد الطاقة الكهرومغناطيسية في كل مكان حولنا، وبالرغم من أننا في الكثير من الأوقات نستشعر بجزء بسيط فقد من الطيف الكهرومغناطيسي ويتمثل في الضوء المرئي.
- إلا أن الموجات الكهرومغناطيسية تعد من أساسيات الحياة اللازمة لاستمرار الحياة التفاعلية على مستوى العالم.
- وذلك بداية من الراديو وأجهزة الهواتف المحمولة إلى الموجات الدقيقة والأشعة السينية.
- بالإضافة إلى الكثير والكثير من الوسائل التي نستفيد بها من خلال الطاقة الكهرومغناطيسية.
التطبيقات العملية للموجات الكهرومغناطيسية
من الضروري أن نوضح شرح سبب التلاؤم بين كل نوع من الموجات الكهرومغناطيسية مع التطبيق العملي، وذلك لأن كل جزء من الطيف الكهرومغناطيسي له أطوال موجية وترددات وطاقات مختلفة، حيث يتوفر لها استخدمات أو وظائف كبيرة، تشكل اعتمادها على مدى قدرة الطرف الذي يستقبل امتصاص الموجة أو نقلها أو عكسها أو كسرها، ومثال لذلك طهي الطعام له علاقة بامتصاص الأشعة، وذلك في حين أن الاتصال بالألياف الضوئية يعد انعكاس.
- موجات الراديو والميكروويف التي اكتشفت من قبل العالم هيرتز، أدت إلى تمهيد الطريق للتليفزيون اللاسلكي والرديو والاتصالات المتنقلة.
- جزء الضوء المرئي من الطيف الكهرومغناطيسي يتمثل سبب لكل الطرق البصرية في الحياة اليومية، ويعد ذلك جزء من الطيف الكهرومغناطيسي، الذي يساعد على رؤية جميع الأشياء، وكذلك التفرقة بين الألوان.
- ولقد أثبتت أيضا الأشعة السينية التي اكتشفا من قبل العالم رونتجن، فاعليتها في الطب وذلك للكشف عن الكثير من الأمراض المختلفة والتشوهات في عظام جسم الإنسان.
- كما أن الأشعة فوق البنفسجية العالية، لها طاقات لتأين الذرات مسببة تفاعلات كيميائية.
- أما أشعة جاما التي اكتشفت من قبل العالم بول فيلارد تتمثل فائدتها في التأين والطب النووي.
استخدامات الطيف الكهرومغناطيسي
تعد الأجزاء المختلفة من الطيف الكهرومغناطيسي لها العديد من الاستخدامات التي تتمثل في الآتي:
- الأشعة تحت الحمراء وهي الساخنات الكهربائية وطهي الطعام وكاميرات الأشعة تحت الحمراء.
- أشعة جاما وهي التصوير الطبي والعلاجات.
- موجات راديو من خلال الراديو والتليفزيون.
- الأشعة فوق البنفسجية للمصابيح الموفرة للطاقة ودباغة الشمس.
- المايكرويف للاتصال بالأقمار الصناعية وطهي الطعام.
- الأشعة السينية وهي التصوير الطبي والعلاجات.
- الضوء المرئي من خلال الاتصالات بالألياف الضوئية
