طرق توليد الموجات الكهرومغناطيسية

بواسطةفوري


الموجات الكهرومغناطيسية

الإشعاع الكهرومغناطيسي هو شكل من أشكال الطاقة المنبعثة من تحريك الجسيمات المشحونة ، أثناء انتقاله عبر الفضاء ، ويتصرف مثل الموجة ، وله مكون مجال كهربائي متذبذب ومجال مغناطيسي متذبذب ، تتأرجح هذه الموجات بشكل عمودي ومتوافق مع بعضها البعض ، وقد تتسأل

كيف تنتشر الموجات الكهرومغناطيسية في الفضاء

، فالموجات الكهرومغناطيسية هي موجة عرضية ذاتية الانتشار من المجالات الكهربائية والمغناطيسية المتذبذبة ، ويُشار إلى اتجاه المجال الكهربائي باللون الأزرق ، والمجال المغناطيسي باللون الأحمر ، وتنتشر الموجة في اتجاه x الموجب.


لذلك تكون الموجات الكهرومغناطيسية هي موجات تنشأ نتيجة للاهتزازات بين مجال كهربائي ومجال مغناطيسي ، و


تتشكل الموجات الكهرومغناطيسية عندما يتلامس مجال كهربائي مع مجال مغناطيسي ، ومن ثم فهي تعرف باسم الموجات “الكهرومغناطيسية” ، المجال الكهربائي والمجال المغناطيسي للموجة الكهرومغناطيسية متعامدين (بزوايا قائمة) مع بعضهما البعض ، كما أنها متعامدة مع اتجاه الموجة الكهرومغناطيسية.


طرق إنتاج الموجات الكهرومغناطيسية


ربما تريد معرفة

كيف تصنع مجال كهرومغناطيسي

، و

كيف يمكن توليد الموجات الكهرومغناطيسية

،  فكما ذكرنا أن الموجات الكهرومغناطيسية هي مزيج من موجات المجال الكهربائي والمغناطيسي الناتجة عن الشحنات المتحركة ، و


تتكون الموجات الكهرومغناطيسية من موجات مجال كهربائي ومغناطيسي


، و


يبدأ تكوين جميع الموجات الكهرومغناطيسية بجسيم مشحون متذبذب ، مما ينتج عنه مجالات كهربائية ومغناطيسية متذبذبة.


وبمجرد الحركة ، فإن المجالات الكهربائية والمغناطيسية التي يخلقها الجسيم المشحون تكون ذاتية الاستمرارية ، والتغيرات المعتمدة على الوقت في أحد المجالات (الكهربائية أو المغناطيسية) تنتج الآخر ، و


يبدأ تكوين جميع الموجات الكهرومغناطيسية بجسيم مشحون ، هذا الجسيم المشحون يخلق مجالًا كهربائيًا (يمكن أن يمارس قوة على الجسيمات المشحونة القريبة الأخرى) ، عندما يتسارع كجزء من حركة تذبذبية ، ينتج عن الجسيم المشحون تموجات أو اهتزازات في مجاله الكهربائي ، وينتج أيضًا مجالًا مغناطيسيًا (كما تنبأت معادلات ماكسويل).


وهذا يعني أن المجال الكهربائي الذي يتأرجح كدالة للوقت سينتج مجالًا مغناطيسيًا ، وأن المجال المغناطيسي الذي يتغير كدالة زمنية سينتج مجالًا كهربائيًا ، يتقلب كل من المجالين الكهربائي والمغناطيسي في الموجة الكهرومغناطيسية بمرور الوقت ، أحدهما يتسبب في تغيير الآخر ،


الموجات الكهرومغناطيسية منتشرة في كل مكان بطبيعتها (أي الضوء) وتستخدم في التكنولوجيا الحديثة ، في الراديو AM و FM ، والهواتف اللاسلكية والخلوية ، وفتحات أبواب المرآب ، والشبكات اللاسلكية ، والرادار ، وأفران الميكروويف ، وما إلى ذلك ، تستخدم هذه الأجهزة وغيرها الكثير من الموجات الكهرومغناطيسية لنقل البيانات والإشارات ، وهذا يوضح

الفرق بين الموجات الكهرومغناطيسية والميكانيكية

.[1]


أهم خصائص الموجات الكهرومغناطيسية


الموجات الكهرومغناطيسية لها العديد من الخصائص ، فيما يلي نتعرف على

سلوك الموجات

ومن أهم

خصائص الموجات الكهرومغناطيسية

:


  • الموجات الكهرومغناطيسية عرضية بطبيعتها حيث تنتشر عن طريق تغيير المجالين الكهربائي والمغناطيسي بحيث يكون المجالان متعامدين مع بعضهما البعض.

  • الشحنات المتسارعة هي المسؤولة عن إنتاج الموجات الكهرومغناطيسية.

  • للموجات الكهرومغناطيسية سرعة ثابتة في الفراغ وهي تساوي تقريبًا 3 ×108مس- 1 الذي يشير إليه ج = 1√ميكرومتراϵا.

  • لا يتطلب انتشار الموجات الكهرومغناطيسية أي وسط مادي للسفر.

  • السمة المتأصلة للموجة الكهرومغناطيسية هي ترددها ، وتظل تردداتها دون تغيير ولكن طولها الموجي يتغير عندما تنتقل الموجة من وسط إلى آخر.

  • يُعطى معامل الانكسار للمادة من خلال: ن = √ميكرومترصϵص

  • الموجة الكهرومغناطيسية تتبع مبدأ التراكب .

  • متجه الضوء (المعروف أيضًا باسم المتجه الكهربائي) هو سبب التأثيرات الضوئية بسبب الموجة الكهرومغناطيسية.

  • في الموجة الكهرومغناطيسية ، يكون المجالان الكهربائي والمغناطيسي المتذبذبان في نفس المرحلة ويكون لأحجامهما نسبة ثابتة ، نسبة اتساع المجالات الكهربائية والمغناطيسية تساوي سرعة الموجة الكهرومغناطيسية، ج = ه0ب0

  • يتم نقل الطاقة بواسطة المجالات الكهربائية والمغناطيسية للموجات الكهرومغناطيسية متساوية ، أي الطاقة الكهربائية والطاقة المغناطيسية متساوون.

  • هناك كمية متجهة س، يسمى متجه Poynting الذي يمثل الطاقة المنقولة بواسطة الموجات الكهرومغناطيسية في الثانية لكل وحدة مساحة ،


    س→ = 1ميكرومتره→ × ب.[2]


أنواع الموجات الكهرومغناطيسية


توجد أنواع مختلفة من الإشعاع الكهرومغناطيسي التي تطلقها الأجسام ، تتراوح بالترتيب من الطول الموجي الأطول إلى الأقصر ، فيما يلي نتعرف علي بعض

انواع الموجات

الكهرومغناطيسية:


  • موجات الراديو

تمتلك موجات الراديو أطول موجات من جميع الموجات الكهرومغناطيسية ، وهي تتراوح من حوالي قدم طويلة إلى عدة أميال طويلة ، وغالبًا ما تستخدم موجات الراديو لنقل البيانات وقد تم استخدامها في جميع أنواع التطبيقات بما في ذلك الراديو والأقمار الصناعية والرادار وشبكات الكمبيوتر.


  • أفران الميكروويف

أفران الميكروويف أقصر من موجات الراديو بأطوال موجية تقاس بالسنتيمتر ، ونستخدم الموجات الدقيقة لطهي الطعام ونقل المعلومات وفي الرادار الذي يساعد على التنبؤ بالطقس ، وتعتبر الموجات الدقيقة مفيدة في الاتصال لأنها يمكن أن تخترق السحب والدخان والأمطار الخفيفة ، يمتلئ الكون بإشعاع الخلفية الكونية الميكروي الذي يعتقد العلماء أنها أدلة على أصل الكون الذي يسمونه الانفجار العظيم.


  • الأشعة تحت الحمراء

الأشعة تحت الحمراء بين الموجات الدقيقة والضوء المرئي توجد موجات الأشعة تحت الحمراء ، يتم تصنيف موجات الأشعة تحت الحمراء أحيانًا على أنها الأشعة تحت الحمراء “القريبة” والأشعة تحت الحمراء “البعيدة” ، وموجات الأشعة تحت الحمراء القريبة هي الموجات الأقرب للضوء المرئي في الطول الموجي.

هذه هي موجات الأشعة تحت الحمراء المستخدمة في جهاز التحكم عن بُعد الخاص بالتلفزيون لتغيير القنوات ، وتكون موجات الأشعة تحت الحمراء البعيدة بعيدة عن الضوء المرئي في الطول الموجي ، موجات الأشعة تحت الحمراء البعيدة هي موجات حرارية وتطلق حرارة ، وأي شيء ينبعث من الحرارة يشع موجات الأشعة تحت الحمراء ، وهذا يشمل جسم الإنسان.


  • الضوء المرئي

الضوء المرئي يغطي طيف الضوء المرئي الأطوال الموجية التي يمكن رؤيتها بالعين البشرية ، هذا هو مدى الأطوال الموجية من 390 إلى 700 نانومتر والذي يتوافق مع الترددات 430-790 تيراهيرتز.


  • الموجات فوق البنفسجية

الموجات فوق البنفسجية لها أقصر طول موجي بعد الضوء المرئي ، والأشعة فوق البنفسجية من الشمس هي التي تسبب حروق الشمس ، ونحن محميون من أشعة الشمس فوق البنفسجية بطبقة الأوزون ، ويمكن لبعض الحشرات ، مثل النحل ، رؤية الأشعة فوق البنفسجية ، ويتم استخدام الضوء فوق البنفسجي بواسطة التلسكوبات القوية مثل تلسكوب هابل الفضائي لرؤية النجوم البعيدة.


  • الأشعة السينية

الأشعة السينية الأشعة السينية لها أطوال موجية أقصر من الأشعة فوق البنفسجية ، وفي هذه المرحلة من الطيف الكهرومغناطيسي ، يبدأ العلماء في التفكير في هذه الأشعة كجسيمات أكثر من كونها موجات ، اكتشف العالم الألماني فيلهلم رونتجن الأشعة السينية ، ويمكن أن تخترق الأنسجة الرخوة مثل الجلد والعضلات وتستخدم لالتقاط صور بالأشعة السينية للعظام في الطب.


  • أشعة جاما

أشعة جاما عندما تقصر الأطوال الموجية للموجات الكهرومغناطيسية ، تزداد طاقتها ، أشعة جاما هي أقصر موجات في الطيف ، ونتيجة لذلك تمتلك أكبر قدر من الطاقة ، وتستخدم أشعة جاما أحيانًا في علاج السرطان وفي التقاط صور مفصلة للطب التشخيصي ، يتم إنتاج أشعة جاما في التفجيرات النووية عالية الطاقة.[3]