- ما هو الطيف الكهرومغناطيسي؟
- مناطق الطيف الكهرومغناطيسي
- استخدامات الطيف الكهرومغناطيسي
- أهمية الطيف الكهرومغناطيسي
نفسر ماهية الطيف الكهرومغناطيسي ، وفي أي مناطق ينقسم ، ولماذا يتم استخدامه وكيف تم اكتشافه.
ما هو الطيف الكهرومغناطيسي؟
الطيف الكهرومغناطيسي هو توزيع الطاقات من الإشعاع الكهرومغناطيسي. يمكن التعبير عنها من حيث الطاقة ، على الرغم من أنها أكثر شيوعًا من حيث الطول الموجي وترددات الإشعاع. وهي تتراوح من الإشعاع ذي الطول الموجي الأقصر (أشعة جاما) إلى تلك ذات الطول الموجي الأطول (موجات الراديو).
وهي مكونة من نطاقات فرعية أو أجزاء مختلفة ، لم يتم تعريف حدودها بالكامل وتميل إلى التداخل. يتميز كل نطاق من حزم الطيف عن غيره في سلوك موجاته أثناء البث والانتقال والامتصاص ، وكذلك في تطبيقاته العملية.
الموجات الكهرومغناطيسية هي اهتزازات المجالات الكهربائية ص مغناطيسي التي تحمل الطاقة. نكونأمواج ينتشر في الفراغ بسرعة من الضوء.
عندما نتحدث عن الطيف الكهرومغناطيسي لجسم ما ، فإننا نشير إلى الأطوال الموجية المختلفة التي تصدرها (تسمى طيف الانبعاث) أو تمتصها (تسمى طيف الامتصاص) ، وبالتالي تولد توزيعًا للطاقة في شكل مجموعة من الموجات الكهرومغناطيسية.
خصائص هذا التوزيع تعتمد علىتكرر أو الطول الموجي للتذبذبات وطاقتها. الكميات الثلاث مرتبطة ببعضها البعض: الطول الموجي المعطى يتوافق مع a تكرر وطاقة معينة. يمكن أن ترتبط الموجات الكهرومغناطيسية بجسيم يسمى الفوتون.
تم اكتشاف الطيف الكهرومغناطيسي نتيجةالتجارب ومساهمات البريطاني جيمس ماكسويل ، الذي اكتشف وجود الموجات الكهرومغناطيسية وأضفى الطابع الرسمي على معادلات دراسته (المعروفة باسم معادلات ماكسويل).
مناطق الطيف الكهرومغناطيسي
الطيف الكهرومغناطيسي ، من حيث المبدأ ، غير محدود عمليًا (على سبيل المثال ، سيكون أطول طول موجي هو حجم الكون) ومستمر ، ولكن حتى الآن تمكنا من معرفة بعض مناطقه ، والمعروفة باسم النطاقات أو المقاطع. هذه هي ، من الأصغر إلى الأكبر:
- أشعة غاما. بطول موجي أقل من 10-11 متر (م) وتردد أكبر من 1019.
- أشعة سينية بطول موجي أقل من 10-8 م وترددها أكبر من 1016.
- الأشعة فوق البنفسجية الشديدة. بطول موجي أقل من 10-8 م وتردد أكبر من 1.5 × 1015.
- بالقرب من الأشعة فوق البنفسجية. بطول موجي أقل من 380 × 10-9 م وتردد أكبر من 7.89 × 1014.
- طيف مرئي من الضوء. بطول موجي أقل من 780 × 10-9 م وتردد أكبر من 384 × 1012.
- بالقرب من الأشعة تحت الحمراء. بطول موجة أقل من 2.5 × 10-6 م وتردد أكبر من 120 × 1012.
- منتصف الأشعة تحت الحمراء. بطول موجي أقل من 50 × 10-6 م وتردد أكبر من 6 × 1012.
- الأشعة تحت الحمراء البعيدة أو المتر. بطول موجي أقل من 350 × 10-6 م وتردد أكبر من 300 × 109.
- إشعاع الميكروويف. بطول موجي أقل من 10-2 م وتردد أكبر من 3 × 108.
- موجات راديو عالية التردد. بطول موجي أقل من 1 متر وتردد أكبر من 300 × 106.
- موجات راديو عالية التردد. بطول موجي أقل من 100 متر ، تردد أكبر من 30 × 106 هرتز.
- موجة راديو قصيرة. بطول موجي أقل من 180 م وتردد أكبر من 1.7 × 106.
- موجة راديو متوسطة. بطول موجي أقل من 650 م وتردد أكبر من 650 × 103 هرتز.
- موجة راديو طويلة. بطول موجي أقل من 104 م وتردد أكبر من 30 × 103.
- موجة راديو منخفضة التردد للغاية. بطول موجي أكبر من 104 م ، تردد أقل من 30 × 103 هرتز.
مناطق الطيف الكهرومغناطيسي هي أشعة جاما ، والأشعة السينية ، والأشعة فوق البنفسجية ، والطيف المرئي ، والموجات الدقيقة ، وتردد الراديو.
استخدامات الطيف الكهرومغناطيسي
يمكن أن تكون استخدامات الطيف الكهرومغناطيسي متنوعة للغاية. فمثلا:
- موجات تردد الراديو. يتم استخدامها لنقل المعلومات عبر الهواء ، مثل البث الإذاعي ، تلفزيون أو إنترنت واي فاي.
- المايكرويف. تُستخدم أيضًا لنقل المعلومات ، مثل إشارات الهاتف المحمول (الخلوية) أو هوائيات الميكروويف. كما تستخدمه الأقمار الصناعية كآلية لنقل المعلومات إلى الأرض. ويعملون ، في نفس الوقت ، لتسخين الطعام في أفران الميكروويف.
- الأشعة فوق البنفسجية. صادر عن شمس ويمتصه النباتات ل البناء الضوئي، وكذلك لبشرتنا عندما نسمر. كما أنه يغذي أنابيب الفلورسنت ويسمح بوجود مرافق مثل الاستلقاء تحت أشعة الشمس.
- الأشعة تحت الحمراء. هو الذي ينقل الحرارة من الشمس إلى كوكبنا ، ومن النار إلى الأشياء من حولها ، أو من المدفأة داخل غرفنا.
- طيف الضوء المرئي. يجعل الأشياء مرئية. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن استخدامه للآليات المرئية الأخرى مثل مسرح فيلموالمصابيح الكهربائية وما إلى ذلك.
- تستخدم الأشعة السينية في الطب لأخذ انطباعات بصرية عن باطن أجسامنا ، وكذلك لدينا عظام، بينما تستخدم أشعة جاما الأكثر عنفًا كشكل من أشكال العلاج الإشعاعي أو علاج السرطان ، لأنها تدمر الحمض النووي التابع الخلايا التي تتكاثر خارج النظام.
أهمية الطيف الكهرومغناطيسي
في العالم المعاصر ، يعتبر الطيف الكهرومغناطيسي عنصرًا أساسيًا للاتصالات السلكية واللاسلكية ونقل المعلومات. كما أنه ضروري في التقنيات الاستكشافية (نوع الرادار / السونار) للفضاء الخارجي كطريقة لفهم الظواهر الفلكية البعيدة في طقس و ال الفراغ.
لها العديد من التطبيقات الطبية والعملية التي تشكل أيضًا جزءًا مما نتخذه اليوم جودة الحياة. هذا هو السبب في أن التلاعب بها هو بلا شك أحد أعظم اكتشافات البشرية.