ترتيب الموجات الكهرومغناطيسية حسب طولها الموجي

ترتيب الموجات الكهرومغناطيسية حسب طولها الموجي

ترتيب الموجات الكهرومغناطيسية من أعلى إلى أدنى :

• الأشعة اللاسلكية أو الراديوية.
• الأشعة فوق الحمراء.
• الموجات الطيفية المرئية.
• الأشعة الفوق بنفسجية.
• الأشعة السينية.
• أشعة جاما.

موجات الراديو  تأتي في أدنى نطاق من الطيف الكهرومغناطيسي وهي لها ترددات تصل إلى قرابة 30 مليار هرتز ، أو 30 جيجاهيرتز (GHz) ، وأطوال موجية أكبر من قرابة 0.4 بوصة (10 ملم). يستخدم الراديو في المقام الأول للاتصالات ، بما في هذا الصوت والبيانات والوسائط الترفيهية.

توجد الأشعة فوق الحمراء في نطاق الطيف الكهرومغناطيسي بين الموجات الدقيقة والضوء المرئي، فالأشعة فوق الحمراء لها ترددات من قرابة 30 حتى 400 تيراهيرتز وأطوال موجية قرابة 0.00003 إلى 0.004 بوصة (740 نانومتر إلى 100 ميكرومتر)، أما ضوء الأشعة فوق الحمراء غير مرئي للعين البشرية ، ولكن يمكن أن يشعر به مثل الحرارة إذا كانت شدتها كافية.

الأشعة فوق البنفسجية هي نطاق الطيف الكهرومغناطيسي بين الضوء المرئي والأشعة السينية. لها ترددات قرابة 8 × 1014 إلى 3 × 1016 هرتز وأطوال موجية قرابة 0.0000004 إلى 0.000015 بوصة (10 إلى 380 نانومتر)، فضوء الأشعة فوق البنفسجية هو من مكونات ضوء الشمس ، ولكنه غير مرئي للعين البشرية، ولها الكثير من التطبيقات الطبية والصناعية ، لكنها يمكن أن تلحق أضرار بالأنسجة الحية.

يوجد الضوء المرئي بمنتصف الطيف الكهرومغناطيسي وبين الأشعة تحت الحمراء والأشعة فوق البنفسجية، كما لها ترددات من 400 إلى 800 تيراهيرتز وأطوال موجية قرابة 0.000015 إلى 0.00003 بوصة (380 إلى 740 نانومتر)، بصورة عامة، يتم تعريف الضوء المرئي على أنه الأطوال الموجية المرئية لأغلب عيون الإنسان.

تصنف الأشعة السينية تقريبًا إلى نوعين وهما الأشعة السينية اللينة والأشعة السينية القاسية، فتشكل الأشعة السينية نطاق الطيف الكهرومغناطيسي بين الأشعة فوق البنفسجية وأشعة جاما، الأشعة السينية اللينة لها ترددات من حوالي 3 × 1016 إلى 1018 هرتز وأطوال موجية قرابة 4 × 10−7 إلى 4 × 10−8 بوصة (100 بيكومتر إلى 10 نانومتر)، وتأتي الأشعة السينية الصلبة نفس منطقة الطيف الكهرومغناطيسي مثل أشعة جاما، فالفرق الوحيد بينهما هو مصدرها فيتم إنتاج الأشعة السينية من خلال تسريع الإلكترونات ، بينما يتم إنتاج

أشعة جاما

من خلال نوى ذرية.

أشعة جاما تتواجد في نطاق الطيف فوق الأشعة السينية اللينة، فأشعة جاما لها ترددات أكبر قرابة 1018 هرتز وأطوال موجية أقل من 4 × 10−9 بوصة (100 بيكومتر)، وتؤدي إشعاع جاما في اضرار الأنسجة الحية ، مما يجعله مفيدًا لقتل الخلايا السرطانية عند استعماله بجرعات محسوبة بحرص في مناطق صغيرة، ومع هذا فإن التعرض غير المنضبط يمثل خطورة بالغة على البشر.[3]

ما هي ألوان الموجات الكهرومغناطيسية

الضوء الأبيض العادي هو مكون من قوس قزح بألوان متنوعة، من الأحمر والبرتقالي حتى الأزرق والأرجواني، فهناك الكثير من “ألوان” الضوء الأخرى التي لا يمكننا رؤيتها، وتشتمل هذه الاشعات الأشعة فوق البنفسجية (UV) والأشعة تحت الحمراء (IR) التي هي خارج نطاق الرؤية البشرية، كما تشتمل أيضًا هلى أشكالًا أكثر غرابة من الإشعاع مثل الأشعة السينية وأشعة جاما وموجات الراديو، وقد تسمى كل هذه “الألوان” المختلفة للضوء بالطيف الكهرومغناطيسي.[1]

يشتمل كل قسم من الطيف الكهرومغناطيسي (EM) على مستويات طاقة مميزة وأطوال موجية وترددات مرتبطة بفوتوناته، كما تحتوي أشعة جاما على أعلى الطاقات وأقصر أطوال موجية وأعلى ترددات، ومنمن ناحية أخرى قد تمتلك موجات الراديو أقل طاقات وأطول موجات وأقل ترددات من أي نوع من أنواع الإشعاع الكهرومغناطيسي، فالترتيب من أعلى إلى أدنى طاقة ، يتم تسمية أقسام الطيف الكهرومغناطيسي: أشعة جاما ، والأشعة السينية ، والأشعة فوق البنفسجية ، والضوء المرئي ، والأشعة تحت الحمراء ، وموجات الراديو، تعتبر الموجات الدقيقة (مثل تلك المستعملة في أفران الميكروويف) جزءًا فرعيًا من قطاع الموجات الراديوية من الطيف الكهرومغناطيسي.

كيف تعمل الطاقة الكهرومغناطيسية

يمكننا أن نفكر في الموجات الكهرومغناطيسية بالطريقة ذاتها التي قد نفكر بها في مجموعة من الاشعة على الشاطئ فهناك قمم وقيعان تنتقل في نمط منتظم نسبيًا وتستخدم الطاقة للتحرك.

يمكن وصف الإشعاع الكهرومغناطيسي بثلاث طرق وهي: الطاقة أو الطول الموجي أو التردد.

تُقاس الأطوال الموجية عادةً بوحدات قياسية ، وعند استعمالها لوصف

الموجات الكهرومغناطيسية

فتكون عادةً بالمتر (م)، وبالعودة إلى مثال الشاطئ فأن المسافة بين قمم كل موجة هي ما يمكن اعتباره الطول الموجي.

يتم قياس تردد هذه الموجات بوحدات Hertz (hz) و megahertz (MHz) و gigahertz (Ghz) وتعتبر الوحدات التي قد تكون على دراية بها في راديو السيارة، وكلما ترتفع تردد الموجة الكهرومغناطيسية فتزداد الطاقة الكهرومغناطيسية التي تحملها.

أهمية الطيف الكهرومغناطيسي

تمتاز الموجات الكهرومغناطيسية في هذه النطاقات المتنوعة خصائص مختلفة اعتمادًا على طريقة إنتاجها وطريقة تفاعلها مع المادة وتطبيقاتها العملية، وتنبأت معادلات ماكسويل بتوفر عدد لا حصر له من ترددات الموجات الكهرومغناطيسية وهي كلها تسير بسرعة الضوء، وهذا هو يعد أول مؤشر على وجود الطيف الكهرومغناطيسي بأكمله، ومع هذا، فإن الأهمية الاساسية للطيف الكهرومغناطيسي هي أنه يمكن استعماله لتصنيف الموجات الكهرومغناطيسية وترتيبها بحسب تردداتها أو أطوالها الموجية المختلفة.[2]

الطاقة الكهرومغناطيسية في كل مكان من حولنا ، على الرغم من أننا في اغلب الوقت ندرك فقط جزء بسيط جدًا من الطيف الكهرومغناطيسي وهو الضوء المرئي، ومع هذا، فإن الموجات الكهرومغناطيسية لازمة لكيفية إحساسن البشر بالعالم وتجربته، ومن الراديو والهواتف المحمولة إلى الموجات الدقيقة والأشعة السينية وما وراءها فهناك طرق لا حصر لها نستفيد من كل الطاقة الكهرومغناطيسية التي يوفرها الكون.

نظرًا لأن عالمنا أصبح حديثًا أكثر من أي وقت سبق وتستمر التكنولوجيا في إدهاشنا ، فمن الجيد التراجع خطوة إلى الوراء والتفكير في الصورة الأكبر، فبينما قد لا تفكر في الأمر كل لحظة ، فإن الطاقة الكهرومغناطيسية تعتبر تذكير آخر لطريقة تأثير القوى غير المرئية داخل عالمنا على كل جانب من جوانب حياتنا اليومية تقريبًا.[5]

ما هي التطبيقات العملية للموجات الكهرومغناطيسية

من الهام أن نكون قادرين على شرح سبب ملاءمة كل نوع من الموجات الكهرومغناطيسية للتطبيق العملي، ونظرًا لأن كل جزء من الطيف الكهرومغناطيسي له أطوال موجية وترددات وطاقات مختلفة ، فإنه يوفر لها استخدامات أو وظائف كثيرة، وتعتمد كل التطبيقات أو الوظائف على مدى قدرة الطرف المستقبل على امتصاص الموجة أو عكسها أو نقلها أو كسرها، فملاً طهي الطعام له علاقة بامتصاص الاشعة، في حين أن الاتصالات بالألياف الضوئية هي انعكاس.

• موجات الراديو والميكروويف التي اكتشفها هيرتز مهدت الطريق للتلفزيون اللاسلكي والراديو والاتصالات المتنقلة.
• جزء الضوء المرئي من الطيف الكهرومغناطيسي هو سبب كل الطرق البصرية في الحياة اليومية، وهذا هو الجزء من الطيف الكهرومغناطيسي الذي يساعد في رؤية كل الأشياء ، بما في هذا الألوان.
• أثبتت الأشعة السينية التي اكتشفها رونتجن أنها مفيدة في الطب للكشف عن الكثير من الأمراض أو التشوهات في العظام.
• الأشعة فوق البنفسجية العالية لها طاقات لتأين الذرات مسببة تفاعلات كيميائية.
• تعد أشعة جاما التي اكتشفها بول فيلارد مفيدة لكل من التأين والطب النووي.

استخدامات الموجات الكهرومغناطيسية

الأجزاء المختلفة من الطيف الكهرومغناطيسي لها استخدامات متنوعة وهي:

• موجات راديو من خلال الراديو والتلفزيون.
• المايكرويف للاتصال بالأقمار الصناعية وطهي الطعام.
• الأشعة تحت الحمراء وهي للسخانات الكهربائية وطهي الطعام وكاميرات الأشعة تحت الحمراء.
• الضوء المرئي من خلال الاتصالات بالألياف الضوئية.
• الأشعة فوق البنفسجية  للمصابيح موفرة للطاقة ودباغة الشمس.
• الأشعة السينية وهي التصوير الطبي والعلاجات.
• أشعة جاما وهي التصوير الطبي والعلاجات.[4]