ما هي علاقة الطول الموجي بالطاقة الكهرومغناطيسية؟

ما هي علاقة الطول الموجي بالطاقة الكهرومغناطيسية؟

عندما تستمع إلى الراديو أو تشاهد التلفاز أو تطبخ العشاء في فرن الميكروويف، فأنت تستخدم الموجات الكهرومغناطيسية، تعد موجات الراديو وموجات التلفزيون والميكروويف أنواعًا من الموجات الكهرومغناطيسية، هي فقط تختلف عن بعضها البعض في الطول الموجي، الطول الموجي هو المسافة بين قمة موجة وأخرى، تختلف الموجات في الطيف الكهرومغناطيسي في الحجم من موجات الراديو الطويلة جدًا بحجم المباني، إلى أشعة جاما القصيرة جدًا التي يقل حجمها عن حجم نواة الذرة، ومع ذلك، يمكن أن يرتبط حجمها بطاقتها.

كلما كان الطول الموجي أصغر كلما زادت الطاقة، على سبيل المثال، جدار من الطوب يحجب أطوال موجات الضوء المرئية، يمكن للأشعة السينية الأصغر حجمًا والأكثر نشاطًا أن تمر عبر جدران من الطوب، ولكن يتم حظرها بمواد أكثر كثافة مثل الرصاص، بينما يمكن القول أنّ الأمواج “مسدودة” بمواد معينة، فإنّ الفهم الصحيح هو أنّ أطوال موجات الطاقة “تمتصها” الأجسام، أو لا، وهذا يعني أنّ طاقة طول الموجة يمكن أن تمتصها مادة معينة، نستخدم هذه المعرفة في الأقمار الصناعية الخاصة بالطقس حيث يمتص الغلاف الجوي أيضًا بعض أطوال الموجات بينما يسمح لموجات أخرى بالمرور.

ما هي أنواع الموجات الكهرومغناطيسية؟

الطيف الكهرومغناطيسي (EM) هو نطاق جميع أنواع الإشعاع الكهرومغناطيسي، الإشعاع هو الطاقة التي تنتقل وتنتشر مع مرور الوقت، الضوء المرئي الذي يأتي من مصباح في منزلك وموجات الراديو التي تأتي من محطة راديو هما نوعان من الإشعاع الكهرومغناطيسي، الأنواع الأخرى من الإشعاع الكهرومغناطيسي التي تشكل الطيف الكهرومغناطيسي هي الموجات الدقيقة والأشعة تحت الحمراء والأشعة فوق البنفسجية والأشعة السينية وأشعة جاما.

هل الموجة الراديوية هي نفسها أشعة جاما؟

هل تختلف موجات الراديو عن أجسام مادية مختلفة تمامًا عن أشعة جاما؟ يتم إنتاجها في عمليات مختلفة ويتم اكتشافها بطرق مختلفة، لكنّها لا تختلف اختلافًا جوهريًا، إنّ موجات الراديو وأشعة جاما والضوء المرئي وجميع الأجزاء الأخرى من الطيف الكهرومغناطيسي هي إشعاع كهرومغناطيسي.

يمكن وصف الإشعاع الكهرومغناطيسي على أنّه تيار من الجسيمات عديمة الكتلة، تسمّى “الفوتونات”، ينتقل كل منها في نمط يشبه الموجة بسرعة الضوء، يحتوي كل فوتون على كمية معينة من الطاقة، يتم تحديد أنواع الإشعاع المختلفة بكمية الطاقة الموجودة في الفوتونات.

تحتوي موجات الراديو على فوتونات ذات طاقات منخفضة، وفوتونات الميكروويف لديها طاقة أكثر بقليل من موجات الراديو، وفوتونات الأشعة تحت الحمراء لا تزال لديها المزيد، ثمّ الأشعة فوق البنفسجية، والأشعة السينية، والأكثر نشاطًا على الإطلاق، هي أشعة جاما.

قياس الاشعاع الكهرومغناطيسي:

يمكن التعبير عن الإشعاع الكهرومغناطيسي من حيث الطاقة أو الطول الموجي أو التردد، يتم قياس التردد في عدد دورات في الثانية، أو هيرتز، يقاس الطول الموجي بالأمتار، تقاس الطاقة بالإلكترون فولت، كل من هذه الكميات الثلاث لوصف الإشعاع الكهرومغناطيسي مرتبطة ببعضها البعض بطريقة رياضية دقيقة، لكن لماذا لدينا ثلاث طرق لوصف الأشياء، كل منها بمجموعة مختلفة من الوحدات المادية؟

الإجابة المختصرة هي أنّ العلماء لا يحبون استخدام أرقام أكبر أو أصغر ممّا يحتاجون إليه، من الأسهل بكثير قول أو كتابة “كيلومترين” من “ألفي متر”، بشكل عام، يستخدم العلماء أي وحدات أسهل لنوع الإشعاع الكهرومغناطيسي الذي يعملون معه، يميل علماء الفلك الذين يدرسون موجات الراديو إلى استخدام الأطوال الموجية أو الترددات، يقع معظم الجزء الراديوي من الطيف الكهرومغناطيسي في النطاق من حوالي (1) سم إلى (1) كم، أي (30) جيجاهرتز (GHz) إلى (300) كيلوهرتز (kHz) في الترددات، يعد الراديو جزءًا واسعًا جدًا من الطيف الكهرومغناطيسي.

يستخدم علماء الفلك بالأشعة تحت الحمراء والبصرية الطول الموجي بشكل عام، يستخدم علماء الفلك الأشعة تحت الحمراء الميكرونات، “أجزاء من المليون من المتر”، للأطوال الموجية، لذلك يقع الجزء الخاص بهم من الطيف الكهرومغناطيسي في نطاق من (1) إلى (100) ميكرون.

يستخدم علماء الفلك البصري كلا من الأنجستروم (0.00000001 سم، أو 10^-8 سم)، والنانومتر (0.0000001 سم ، أو 10^-7 سم)، باستخدام نانومتر، يتراوح طول موجات الضوء البنفسجي والأزرق والأخضر والأصفر والبرتقالي والأحمر بين (400) و(700) نانومتر، “هذا النطاق هو مجرد جزء صغير من الطيف الكهرومغناطيسي بأكمله، لذا فإنّ الضوء الذي يمكن أن تراه أعيننا هو مجرد جزء صغير من جميع الإشعاعات الكهرومغناطيسية من حولنا”.