الكهرومغناطيسية: معلومات وحقائق مهمة

للنشر

واتس اب شارك غرد شارك

حقائق عن الموجات الكهرومغناطيسية؟

• اكتشف عالم الفيزياء البريطاني جيمس ماكسويل في عام 1865 أن الصوت ينتقل في الهواء بسرعة قريبة جدًا من سرعة الضوء، والمعروفة باسم موجات الراديو.
• عمل هيرز، وهو عالم ألماني، على أطروحة ماركسويل وطورها وأثبت الأطروحة بتجاربه.
• إنها تحدث في المجالات الكهربائية والمغناطيسية المتعامدة مع بعضها البعض.
• يؤدي تغيير الحقول الكهربائية في الفضاء إلى تشكل المجالات المغناطيسية.
• لتغيير المجال الكهربائي في أي وسيط، يجب أن تتحرك الأجسام المشحونة مع التسارع.
• لهذا السبب، فإن الأجسام المشحونة التي تتحرك مع التسارع تخلق مجالًا كهرومغناطيسيًا.
• يُشار إلى المجال الكهربائي بالحرف E والمجال المغناطيسي بالحرف B.
• هذان التعبيران متعامدان مع بعضهما البعض، واتجاه انتشار المجال الكهرومغناطيسي يكون عمودي على كلا التعبيرين.
• الكهرباء هي الاكتشاف الذي يستخدمه الناس في عصرنا بنشاط أكبر.
• يقال أن الكهرباء ظهرت لأول مرة عام 1752 من خلال تجربة بنجامين فرانكلين.
• مع ذلك، فإن اكتشاف توليد الكهرباء بتفاعلات كيميائية معينة يعود إلى 1800 عام.

خصائص الموجات

للموجات العديد من الخصائص، والسمات الأكثر تحديدًا والمعروفة لهذه الموجات هي كما يلي:

• الموجات هي موجات عرضية.
• أكثر ما يميزها عن الموجات الأخرى أنها لا تحتاج إلى وسيط للانتشار.
• يمكن أن تتحرك إلى الأمام في الفضاء.
• على الرغم من الحصول على الموجات عن طريق تسريع الجسيمات المشحونة، إلا أنها نفسها غير مشحونة.
• نظرًا لعدم وجود شحنة مجال كهربائي، فإنها لا تنحرف في المجال الكهربائي والمجال المغناطيسي.
• يمكنهم تأيين الغاز الذي يمرون من خلاله، كما يمكن تصفية هذه الموجات.
• يمكن تسمية المجال الكهربائي بالقوة المؤثرة على شحنة الوحدة.
• يتجه اتجاه القوة دائمًا من الموجب إلى السالب.
• يمكن تمثيل المجالات الكهربائية بأسهم اتجاهية.
• بعبارة أخرى، تنتقل خطوط المجال الكهربائي من الإمكانات العالية إلى الإمكانات المنخفضة.
• من ناحية أخرى، يمكن تعريف المجال المغناطيسي على أنه متجه المجال الذي يخلق القوة F للشحنة q تتحرك مع السرعة v فوق نقطة.
• يمكن إيجاد اتجاهات انتشار الموجات بقاعدة تسمى قاعدة اليد اليمنى.
• الوقت المنقضي من نقطة واحدة من الموجات الجيبية إلى نفس النقطة يسمى الفترة (T).
• يسمى عدد الفترات لكل وحدة زمنية التردد.
• يظهر في صورة f = 1 / T.
• وحدة التردد هي هيرز ويشار إليها بالهرتز.
• تنتشر الموجات دائمًا بسرعة الضوء.
• يُطلق على المسار الذي تسلكه الموجات في فترة ما الطول الموجي (λ).
• وحدة الطول الموجي متر.
• الموجات منخفضة التردد لها أطوال موجية طويلة.
• بالإضافة إلى ذلك، فإن الموجات عالية التردد لها أطوال موجية قصيرة.
• يمكن تصنيف الموجات وفقًا للتردد والطاقة التي تحملها وطول الموجة.

تعريف الموجات وأمثلة عليها

هي موجات نواجهها في العديد من الآلات والأدوات في الحياة اليومية، ويمكن أن تكون هذه الموجات غير المرئية ضارة بالصحة حسب طولها أو قصرها، وهي موجات تنتجها الحركة المتسارعة للجسيمات المشحونة. على سبيل المثال، تسريع الإلكترونات وإبطاء البروتونات ينتج عنها موجات.

لا يمكن جعل الجسيمات التي لا تحتوي على شحنة أو التي لا يمكن تسريعها من الموج الكهرومغناطيسي، وعندما تنتقل الموجات من اليسار إلى اليمين، تزداد الطاقة والتردد، لكن الطول الموجي يصبح أقصر لذلك الموجات الكهرومغناطيسية، لا يمكن تمييزها عن سرعتها.

غالبًا ما يتم الخلط بين موجات ألفا وبيتا والصوت وموجات الكهرومغناطيس ومع ذلك، فإن هذه الموجات الثلاث ليست مثل هذه الموجات، وترتيبها مهم جدا، وهذا الترتيب عبارة عن موجات الراديو، الموجات الدقيقة، الأشعة تحت الحمراء، الضوء المرئي، الأشعة فوق البنفسجية، الأشعة السينية، وأشعة جاما.

1. موجات الراديو: الطول الموجي 1 مم مع بضعة كيلومترات، وهي الموجة المستخدمة في البث الإذاعي والتلفزيوني، وتنقسم موجات الراديو أيضًا إلى ثلاث موجات قصيرة ومتوسطة وطويلة.
2. الموجات الدقيقة: يستخدم هذا النوع من الموجات في تحليل الهياكل الذرية والجزيئية، في الأفران وهبوط الطائرات وإقلاعها، وأفران الميكروويف المستخدمة كأجهزة منزلية صغيرة هي أوضح مثال على هذا النوع.
3. الأشعة تحت الحمراء: هي الموجة التي تنتجها الأجسام الساخنة، وهي غير مرئية بالعين المجردة، ولكن يمكن رؤيتها من الكاميرات الحرارية.
4. الضوء المرئي: هو الموجة المغناطيسية التي تحدث نتيجة حركة الإلكترونات في الجزيئات الذرية، مثال على ذلك هو قوس قزح.
5. الأشعة فوق البنفسجية: هي نوع الموجة المستخدمة في أجهزة التعقيم، ويتم إنتاجها بواسطة الذرات والجزيئات أثناء التفريغ الكهربائي.
6. الأشعة السينية: يتم الحصول على هذه الموجة عن طريق إبطاء الإلكترونات.
7. أشعة جاما: وهي أكثر الأشعة ضررا بالصحة، وهي الموجة ذات الطول الموجي الأقصر.

تعريف الطاقة الكهرومغناطيسية

تشير مصطلحات الضوء والموج الكهرومغناطيسي والإشعاع جميعها إلى نفس الظاهرة الفيزيائية، وهي الطاقة، ويمكن تعريف هذه الطاقة من خلال معرفة التردد أو الطول الموجي أو الطاقة، كل هذه العناصر الثلاثة مرتبطة رياضيًا، لذا إذا كان بإمكانك حل أحدها، يمكنك حل الباقي.

يتم تعريف تردد الموجة على أنه عدد القمم التي تتجاوز نقطة معينة في ثانية واحدة، ومن ثم يطلق عليها موجة واحدة في الثانية أو دورة واحدة (هرتز)، ومثال على ذلك التردد A للموجة التي تمر عبر نقطة معينة مرتين في الثانية هو 2 هرتز، ويكون الطول الموجي للموجة لها قمة وحوض (قاع) شبيهان بأمواج المحيط، والمسافة بين القمم هي الطول الموجي، إن أقصر الأطوال الموجية هي مجرد أجزاء من حجم الذرة، ويدرس العلماء حاليًا الأطول الموجية الأطول التي يمكن أن تكون أكبر من قطر الأرض.

الطاقة في الموجات يمكن وصفها من حيث طاقتها في وحدة قياس تسمى electronvolt، وهي مقدار الطاقة الحركية المطلوبة لتحريك إلكترون بجهد كهربائي واحد فولت، وإذا قمنا بتحويل النطاق الطيفي من أطوال موجية أطول إلى أطوال موجية أقصر، تزداد الطاقة كلما أصبح الطول الموجي أقصر، ومثال على ذلك تخيل أن يتم سحب حبل القفز لأعلى ولأسفل، كما سنحتاج إلى المزيد من الطاقة إذا أردنا زيادة عدد الموجات في الحبل.