ما هو الفرق بين الموجة الكهرومغناطيسية وموجة المادة؟

الموجات الكهرومغناطيسية وموجات المادة:

الموجات الكهرومغناطيسية وموجات المادة هما فئتان من ثلاث فئات رئيسية تصنف فيها الموجات. الاختلاف الكبير بين الموجة الكهرومغناطيسية وموجة المادة هو أنّ الموجة الكهرومغناطيسية تتكون من مكونات المجال الكهربائي والمغناطيسي. في مقابل موجة المادة، لا توجد مثل هذه المكونات الميدانية.

نعلم جميعاً أنّ الموجات تعتبر اضطراباً حيث توجد تذبذبات مستمرة للمكونات عند نقطة معينة أو في النقاط القريبة. بهذه الطريقة، تسمح الموجة للمعلومات والطاقة بالانتشار من نقطة إلى أخرى ولكن دون النقل المادي للمادة. يتم التمييز بين الأمواج على أساس الخصائص التي تمتلكها.

بشكل أساسي، يعد اتجاه الجسيمات والحركة واتجاه الطاقة من الخصائص الحاسمة. ومن ثم، فإنّ الموجات تتكون من (3) أنواع وهي موجات ميكانيكية وكهرومغناطيسية وموجات مادة.

جدول المقارنة بين الموجات الكهرومغناطيسية وموجات المادة:

تعريف الموجة الكهرومغناطيسية:

الموجة الكهرومغناطيسية التي تسمى أيضاً موجة (EM) هي نتيجة لتذبذب المجال الكهربائي والمغناطيسي. تتكون الموجات الكهرومغناطيسية أساساً من مجالات كهربائية ومغناطيسية، ويؤدي اهتزازها إلى توليد موجات كهرومغناطيسية. تولد الجسيمات المشحونة مجالاً كهربائياً وبسبب هذا المجال الكهربائي، يتم تسريع الجسيم المشحون.

علاوةً على ذلك، تؤدي هذه الجسيمات المشحونة المتحركة إلى ظهور مجال مغناطيسي يطبق مرة أخرى بعض القوة على هذه الشحنات المتحركة. وبالتالي، فهو نتيجة لحقيقة أنّ المجال المغناطيسي المتغير يولد مجالاً كهربائياً متغيراً والعكس صحيح. هنا يكون المجالان الكهربائي والمغناطيسي في اتجاه عمودي مع بعضهما البعض وكذلك مع اتجاه انتشار الموجة.

تُعرف الموجات الراديويةوالأشعة السينيةوالأشعة تحت الحمراء وجاما والضوء والموجات الدقيقة باسم الموجات الكهرومغناطيسية. تنتشر هذه الموجات بسرعة ثابتة (3 × 10⁸) م/ث ولا تحتاج إلى أي وسط محدد للانتشار. يقال إن موجات (EM) ذات طبيعة عرضية ومن ثم يتم قياسها بالسعة وطول الموجة.

تعريف موجة المادة:

ترتبط موجات المادة بالجسيمات المتحركة وهي نتيجة لحركة الإلكترون والبروتون والنيوترون والجسيمات الأساسية الأخرى جنباً إلى جنب مع الذرات والجزيئات. نظراً لأنّ المكون الرئيسي لها هو المادة، فإنّ هذه تُعرف باسم موجات المادة. اقترح (De-Broglie) أنّ كل جسيم متحرك له بعض الموجات المرتبطة به. وبما أنّ كل مادة تتكون من جسيمات، يُقال إنّ كل مادة لها سلوك يشبه الموجة.

خصائص موجة المادة:

هناك بعض خصائص لموجة المادة وهي كالتالي:

• لا تعتمد موجات المادة على شحنة الجسيم، فهي ليست ذات طبيعة كهرومغناطيسية.

• يعتمد الطول الموجي لـ (De-Broglie) على وزن الجسيم، لذلك، كلما قل الوزن، سيكون الطول الموجي أكبر.

• الطول الموجي لا يعتمد على طبيعة الجسيم.

• سيكون الطول الموجي أصغر إذا كانت سرعة حركة الجسيم أكبر.

• وفقاً “لبرولي”، يُعطى الطول الموجي على النحو التالي:

λ = Plank’s constant / Momentum 

λ = h / p , h = 6.63 × 10^-34 Js

الاختلافات الرئيسية بين الموجة الكهرومغناطيسية وموجة المادة:

• العامل الرئيسي للتمييز بين الموجات الكهرومغناطيسية وموجات المادة هو وجود مكون المجال. حيث إن مكونات المجال الموجودة في الموجة الكهرومغناطيسية غائبة في موجة المادة.

• تحمل الموجات الكهرومغناطيسية طاقة مشعة كهرومغناطيسية في الفضاء الحر. بينما تحمل موجات المادة الجزيئات التي تشكلها لنشر الطاقة.

• تنشأ الموجات الكهرومغناطيسية من مصدر في الفضاء، على سبيل المثال، تشع الشحنات المتسارعة الموجات الكهرومغناطيسية. تظهر موجات المادة الوجود فيما يتعلق بجسيمات المادة الأساسية، على سبيل المثال، الإلكترون والبروتون والنيوترون بما في ذلك الذرات والجزيئات.

• تمتلك طاقة الموجة الكهرومغناطيسية طبيعة كمية بينما تُظهر طاقة موجة المادة طبيعة غير كمية.

• يمكن للموجة الكهرومغناطيسية أن تنتشر بسهولة من خلال الفراغ من أجل نقل الإشارة من نقطة إلى أخرى، على العكس من ذلك، فإنّ انتشار موجة المادة عبر الفضاء الحر غير ممكن حيث أنّ الوسيط المناسب مطلوب لسفر موجة المادة.

• من السهل نسبياً قياس الطول الموجي للموجة الكهرومغناطيسية مقارنة بموجة المادة.

• تعتبر موجات الراديو وشعاع الإلكترون المثالين الرئيسيين للموجة الكهرومغناطيسية وموجة المادة، على التوالي.