خصائص الموجات الكهرومغناطيسية

بواسطة: - آخر تحديث: ١٦:٥٧ ، ٢٦ فبراير ٢٠٢١
خصائص الموجات الكهرومغناطيسية

خصائص الموجات الكهرومغناطيسية

الموجات الكهرومغناطيسية Electromagnetic Waves أحد أشكال الطاقة الموجودة في كل مكان، كما أن لها أشكال عديدة مثل؛ موجات الراديو والميكروويف والأشعة السينية وأشعة جاما وحتى ضوء الشمس (الضوء المرئي) [١].

تتميز الموجات الكهرومغناطيسية بالعديد من الخصائص التي سمحت لها بلعب دور كبير في عديد من التطبيقات في مجالات مختلفة كالطب، والاتصالات اللاسلكية [٢]وغيرها، وفيما يأتي أبرز خصائص الموجات الكهرومغناطيسية:

السرعة

تنتقل الموجات الكهرومغناطيسية جميعها بنفس السرعة التي تبلغ حوالي 300,000 كيلو متر في الثانية عبر الفراغ (أي أنها لا تحتاج إلى وسط ناقل)، وتسمى هذه السرعة بـ"سرعة الضوء"، إذ لا شيء يمكن أن يتحرك أسرع من الضوء[٣]، وتعد سرعة الضوء في الفراغ من أكثر الثوابت أهمية في الفيزياء، حيث تلعب دورًا محوريًا في الفيزياء الحديثة.[٤]

التردد والطول الموجي

يُعرّف الطول الموجي بأنه دورة واحدة من الموجة، ويقاس على أنه المسافة بين أي قمتين متتاليتين للموجة، القمة هي أعلى نقطة في الموجة، والقاع هو أدنى نقطة في الموجة، أما التردد فيُعرّف بعدد الأطوال الموجية التي تمر بنقطة معينة في فترة زمنية معينة، والذي يقاس بعدد دورات الطول الموجي أو الموجة الواحدة التي تمر في الثانية، ووحدته الهيرتز (Hertz)، كما أن العلاقة بين الطول الموجي والتردد عكسية، فإذا زاد الطول الموجي قل التردد والعكس صحيح.[٣]

الطاقة

يمكن أيضًا وصف الموجة الكهرومغناطيسية من حيث طاقتها، بوحدة قياس تسمى إلكترون فولت (eV)، ويعرّف الإلكترون فولت بمقدار الطاقة الحركية اللازمة لتحريك إلكترون بجهد كهربائي يساوي واحد فولت، والجدير بالذكر أن الطاقة تعتمد على التردد والطول الموجي، فتقل الطاقة بزيادة الطول الموجي، وتزداد بزيادة التردد.[٥]

الزخم

كيف أثبث آينشتاين أن ثنائية الموجة والجسيم موجودة بالفعل؟

يُعرَّف الزخم بشكل كلاسيكي على أنه ناتج ضرب الكتلة والسرعة، وبالتالي فإن ذلك يبدو غريبًا لأن الإشعاع الكهرومغناطيسي عديم الكتلة، ويتكون من موجات، ومع ذلك، أثبت أينشتاين أن الضوء يمكن أن يعمل كجسيم في بعض الظروف وأن ثنائية الموجة والجسيم موجودة، وبالنظر إلى أنه ربط الطاقة والكتلة معًا في معادلته المشهورة (E = mc^2)، يصبح من المعقول بدرجة أكبر أن الموجة (التي لها قيمة طاقة) ليس لها معادلة للكتلة فحسب، بل زخم أيضًا، وبالفعل، أثبت أينشتاين أن الزخم (p) للفوتون هو نسبة طاقته إلى سرعة الضوء.[٤]

الاستقطاب

ممّ تتكون الموجات الكهرومغناطيسية؟

تتكون الموجات الكهرومغناطيسية من تعامد مجال كهربائي ومغناطيسي يتعامدان أيضًا مع اتجاه انتشار الموجة، ويهدف استقطاب الموجة الكهرومغناطيسية إلى وصف مقدار واتجاه المجال الكهربائي للموجة، ويُعرَّف استقطاب الموجة على وجه التحديد بأنه خاصية الموجة الكهرومغناطيسية الذي يصف الاتجاه المتغير بمرور الوقت والمقدار النسبي لمتجه المجال الكهربائي، كما يعد استقطاب الموجة الكهرومغناطيسية أحد أهم خصائص الموجات الكهرومغناطيسية، إذ أن له تطبيقات عديدة في أشعة الليزر والتصوير.[٦]

الطيف الكهرومغناطيسي

ما هي أشكال الطاقة؟ للموجات الكهرومغناطيسية أشكال عدة منها (الضوء المرئي)، لكنه ليس سوى جزءًا صغيرًا من الطيف الكهرومغناطيسي الذي يحتوي على مجموعة واسعة من الأطوال الموجية الكهرومغناطيسية، ولتفسير هذه الموجات طوّر الفيزيائي الإسكتلندي جيمس كلارك ماكسويل نظرية الكهرومغناطيسية؛ إذ تناولت النظرية دراسة كيفية تفاعل الجسيمات المشحونة كهربائيًا مع بعضها البعض ومع المجالات المغناطيسية، وقد نتج عنها أربعة معادلات مشهورة سُميت باسم (معادلات ماكسويل – Maxwell’s Equations)، والتي يمكن تلخيصها بأن الموجات الكهرومغناطيسية هي نتاج اتحاد المجالات الكهربائية والمغناطيسية معًا.[١]

لمعرفة المزيد اقرأ الآتي: تعريف الطيف الكهرومغناطيسي.

المراجع[+]

  1. ^ أ ب "What Is Electromagnetic Radiation?", www.livescience.com, Retrieved 31-08-2020. Edited.
  2. "Electromagnetic Waves Properties And Applications Of EM Waves", justlearning.in, Retrieved 31-08-2020. Edited.
  3. ^ أ ب "Electromagnetic Radiation", lambda.gsfc.nasa.gov, Retrieved 31-08-2020. Edited.
  4. ^ أ ب "Electromagnetic Waves and their Properties", courses.lumenlearning.com, Retrieved 31-08-2020. Edited.
  5. "Anatomy of an Electromagnetic Wave", science.nasa.gov, Retrieved 31-08-2020. Edited.
  6. "Polarization of Waves", eng.libretexts.org, Retrieved 31-08-2020. Edited.