مفهوم الطيف الكهرومغناطيسي وخصائصه وإستخداماته

هايدي مصطفى 21 أكتوبر، 2020

إذا كنت تبحث عزيزي القارئ عن مفهوم الطيف الكهرومغناطيسي علك بمتابعة مقالنا اليوم فهو أحد الأسئلة العلمية الهامة التي تجمع بين عدة مفاهيم فيزيائية كالطيف والمغناطيس، وهو أحد دروس منهج العلوم الخاص بطلاب المرحلة الإعدادية، ولأن البحث عن مفهوم الطيف الكهرومغناطيسي شغل محركات البحث في الفترة الأخيرة سنوفر الإجابة لكم من خلال مقالنا اليوم في موسوعة.

مفهوم الطيف الكهرومغناطيسي

قبل البدء في طرح مفهوم الطيف المغناطيسي تجدر بنا الإشارة إلى المقصود بالكهرومغناطيسية، وهي أحد فروع علم الفيزياء المهتم بدراسة المجال المغناطيسي وكل ما يتعلق به حيث يهتم بدراسة العلاقة بين المغناطيسية والكهرباء، فالمجال المغناطيسي ينتج إما عن حركة الشحنات الكهربائية أو عن التيار الكهربائي حيث يترتب عليهم إنشاء قوة مغناطيسية، وبذلك يمكننا القول بأن جميع الأجسام المشحونة كهربائيًا سواء داخل مجال مغناطيسي ينتج عنه قوة كهرومغناطيسية.

الطيف المغناطيسي يتمثل في مجموعة الأشعة التي تضم جميع الأمواج المغناطيسية سواء المرئية الصادرة عن أحد الأجسام أو الغير مرئية، وفي أغلب الأحيان تظهر تلك الأمواج على هيئة خطوط ضوئية متوازية ومتجاوره، وتتميز الأمواج بألوانها المميزة، وتجدر الإشارة إلى أن لكل عنصر كيميائي لون خاص به يختلف عن غيره، وهو عبارة عن مجموعة خطوط متسلسلة تعرف باسم طيف الانبعاث، تتغير ألوان هذا الطيف تبعًا لدرجة حرارة الجسم.

يتمثل الطيف في مجموعة الأمواج الكهرومغناطيسية، ويتميز كل عنصر من العناصر الكهرومغناطيسية بطيف خاص به يختلف عن العنصر الآخر، وتجدر الإشارة إلى أن الطيف الكهرومغناطيسي يتكون من مجموعة من الأمواج، هذه الأمواج تتمثل في:

  • أشعة غاما.
  • الأشعة السينية.
  • الأشعة فوق البنفسجية.
  • الطيف المرئي.
  • الأشعة تحت الحمراء.
  • موجات صغرية.
  • موجات راديوية.

أنواع الطيف اللكهرومغناطيسي

يضم مفهوم الطيف المغناطيسي مجموعة أنواع يختلف كل نوع منهم عن الآخر في التردد والطول الموجي، ويتمثل التردد في عدد الموجات التي تمر في منطقة معينة في خلال الثانية الواحدة ووحدة قياسها هي الهرتز، ويتميز الطول الموجي في المسافة المُقاسه بين قمتين متتاليتين أو حتى قاعين متتاليين ووحدة قياسها هي المتر، وتجدر الإشارة إلى أن العلاقة بين التردد والطول الموجي علاقة عكسية، فكلما قل التردد زاد الطول الموجي والعكس صحيح، ومن خلال سطورنا التالية سنوفر لكم أنواع الطيف الكهرومغناطيسي وهي:

الطيف المرئي

  • الطيف المرئي هو أكثر الأنواع شيوعًا ومن شدة شهرته يعتقد البعض أن الطيف الكعرومغناطيسي ينحصر على الطيف المرئي وهذا الاعتقاد خاطئ فالطيف المرئي يُشكل جزء بسيط من الطيف المغناطيسي، ويقع بين الضوء الأحمر ذو الطول الموجي الذي يقارب 700 نانومتر وبين الضوء البنفسجي الذي يمتلك طول موجي بحوالي 400 نانو متر.

أشعة جاما

  • تعرف أيضًا باسم أشعة غاما، اكتشفها العالم الفرنسي فيلارد ويرجع تاريخ اكتشافها إلى عام 1900، وهي تتمثل في الأشعة الصادرة عن التفاعلات النووية متفاعل اليورانيوم، وهي الأعلى من حيث التردد بين الأشعة إذ يتراوح طولها بين 0.05 انغستروم إلى 0.005 انغستروم، وتستخدم أشعة جاما في العديد من الأغراض كعلاج السرطان أو تعقيم الطعام.

الأشعة السينية

  • تتميز هذه الأشعة بقدرتها على اختراق الجلد، ويرجع الفضل في اكتشافها إلى العالم الألماني وليام رونتجن حيث اكتشفها عام 1895 وتستخدم هذه الأشعة في العديد من الأغراض الهامة من بينهم التصوير الفوتوغرافي للعظام، كتصوير الظهر أو عظام الأسنان.

موجات الأجهزة الكهرومنزلية

  • تتمثل هذه الأمواج في الموجات التي تسمح بمشاهدة البث التلفزيوني وكذلك سماع الراديو، وتقع بين 0.3 متر وألاف الأمتار، بينما تقع الموجات الخاصة بالميكرويف والهاتف النقال بين 0.001 متر إلى 0.3 متر.

الموجات فوق البنفسجية

  • تتمثل في مجموعة الأشعة التي تقع فوق مجال اللون البنفسجي الصادر عن أشعة الشمس، ويتراوح الطول الموجي فيها بين 400 نانومتر و10 نانومتر، وتعتبر الأشعة فوق البنفسجية من الأشعة المضرة بالصحة، فالتعرض لها يؤدي إلى الإصابة بالحروق والأمراض الجلدية.

الموجات تحت الحمراء

  • تتمثل في الأشعة التي تقع تحت تردد اللون الأحمر ويتراوح طولها الموجي بين 0.001 متر إلى 700 نانو متر، وتدخل في العديد من الاستخدامات من بينهم استخدامها في جهاز التحكم الخاص بالمدفأة أو التلفاز، وتخرج هذه الموجات على شكل حرارة.

خصائص الطيف الكهرومغناطيسي

تحتوي الموجات الكهرومغناطيسية على العديد من الخصائص هذه الخصائص منحتها القدرة على الدخول في الكثير من المجالات المختلفة كالطب والاتصالات اللاسلكية وغيرهم الكثير من المجالات، ومن خلال سطورنا التالية سنوضح لكم أبرز الخصائص الخاصة بالطيف المهرومغناطيسي:

الطاقة

  • يمكن وصف الطاقة بوحدة قياس تعرف باسم إلكترون فولت “ev”، ويعرف الإلكترون بمقدار الطاقة الحركية اللازمة لتحريك إلكترون بجهد كهربائي يساوي واحد فولت.
  • وتجدر الإشارة إلى أن الطاقة تعتمد بشكل أساسي على الطول الموجي والتردد فكلما زاد الطول الموجي قلت الطاقة، وكلما ازداد التردد ازدادت الطاقة.

التردد والطول الموجي

  • يتمثل الطول الموجي في دورة الموجة الواحدة وتقاس على أنها المسافة الواصلة بين قمتين متتاليتين للموجة، وتتمثل القمة في أعلى نقطة للموجة، أما القاع فيتمثل في أدنى نقطة من الموجة.
  • بينما التردد يتم تعريفه تبعًا لعدد الأطوال الموجية التي تمر بنقطة معينة في فترة زمنية محددة، وتُقاس الترددات بعدد دورات الطول الموجي أو بالموجه الواحدة التي تمر في الثانية الواحدة.

السرعة

جميع الموجات الكهرومغناطيسية تنتقل بنفس السرعة والتي تبلغ حوالي 300,000 كم/ثانية وتنتقل عبر الفراغ (يعني ذلك أنها لا تحتاج إلى وسيط نناقل)، وتعرف هذه السرعة باسم سرعة الضوء نسبة إلى سرعة انتقال الضوء التي لا يضاهيها أي سرعة أخرى.

الاستقطاب

  • تتألف الموجات الكهرومغناطيسية من تعامد مجال مغناطيسي مع مجال كهربي مع اتجاه انتشار الموجه، والهدف من استقطاب الموجة الكهرومغناطيسية هو وصف مقدار واتجاه المجال الكهربائي للموجه.
  • ويتمثل استقطاب الموجة في تحديد خاصية الموجة الكهرومغناطيسية التي تصف الاتجاه المتغير بمرور الوقت والمقدار النسبي لمتجه المجال الكهربائي، وتعتبر خاصية الاستقطاب من أهم خصائص الموجات الكهرومغناطيسية نظرًا لدخولها في الكثير من التطبيقات كالتصوير أو أشعة الليزر.

الزخم

  • الزخم عبارة عن ناتج ضرب السرعة مع الكتلة، قد يتساءل البعض كيف تحتوي خصائص الطيف الكهرومغناطيسي على هذه الخاصية على الرغم من أنها عديمة الكتلة.
  • وهذا ما أوضحة العالِا أينشتاين فقد أثبت أن الضوء من الممكن أن يعمل كجسيم في بعض الظروف، وأن ثنائية الجسيم موجودة بالفعل ، ومن بعدها ربط الطاقة مع الكتلة في معادلة (E = mc^2)، ومن بعدها أثبت أينشتاين أن الزخم للفوتون هو نسبة طاقته.

استخدامات الطيف الكهرومغناطيسي

يدخلالطيف المغناطيسي في العديد من الاستخدامات أبرزها الآتي:

مجال الطب

تستخدم الموجات الكهرومغناطيسية في المجال الطبي بشكل كبير حيث يتم الكشف عن وجود بعض الأمراض الباطنية من خلال إجراء الأشعة السينية والتي تعتبر نوع من أنواع الطيف لبكهرومغناطيسي، كما تساهم في الكشف عن وجود أي كسر في العظام، علاوة على استخداماتها الطبية الأخرى.

مجال الاتصالات

تلعب الموجات الكهرومغناطيسية دور رئيسي في مجال الاتصالات نظرًا لاعتماد جميع تقنيات الاتصال الخلوي على أمواج الراديو، كما أنها تستخدم في عمليات البث الفضائي والإذاعي وكذلك التوصيل بشبكات الإنترنت، حيث تستخدم موجات الأجهزة الكهرومنزلية في تشغيل التلفاز وأجهزة الراديو.

المايكرويف

تدخل الطاقة الكهرومغناطيسية في تشغيل المايكرويف حيث يتم فيه تحويل الطاقة الحرارية إلى موجات وأشعة وبتكثيف تلك الأشعة تسهم في تسخين الطعام وإعداده.

الإنارة

هي واحدة من أبسط الاستخدامات للموجات الكهرومغناطيسية وهي موجودة بشكل طبيعي حيث تتمثل في أشعة الشمس والتي تعتبر شكل من أشكال الموجات الكهرومغناطيسية، وتجدر الإشارة إلى أن الإنارة لا تقتصر فقط على أشعة الشمس بل تشمل جميع الإشعاعات الضوئية سواء الطبيعية أو الصناعية.

بهذا نون قد عرضنا لكم مفهوم الطيف الكهرومغناطيسي وإلى هنا نكون قد وصلنا وإياكم إلى نهاية حديثنا، نأمل أن يكون مقالنا قد جاء بالإفادة المرجوة التي تغنيكم عن مواصلة البحث، وفي الختام نشكركم على حسن متابعتكم لنا، وندعوكم لقراءة المزيد من الموسوعة العربية الشاملة.

المراجع

1

2

3

مفهوم الطيف الكهرومغناطيسي وخصائصه وإستخداماته

الوسوم