الطيف الكهرومغناطيسي

الطيف الكهرومغناطيسي

الطيف الكهرومغناطيسي أو الأشعة الكهرومغناطيسية أو الامواج الكهرومغناطيسية كلها تحمل نفس المعني الفيزيائي وحين التحدث عن جزء خاص من هذا الطيف الكهرومغناطيسي مثل الضوء المرئي والمايكروويف وأشعة اكس واشعة جاما وموجات التلفزيون والراديو كلها عبارة اشعة تعرف باسم الاشعة الكهرومغناطيسية Electromagnetic Radiation وكلها لها نفس الخصائص ولكنها تختلف في الطول الموجي Wavelength أو التردد Frequency
(( كلما ازداد الطول الموجي قل التردد والعكس صحيح )) .

(الطيف) الموجات الكهرومغناطيسية:

صورة اضطراب تنتشر بها الطاقة في الفراغ على شكل مجالين مترددين احداهما مجال كهربائي والآخر مجال مغناطيسي في مستويين يتعامدان على بعضهما كما يتعامدان على اتجاه انتشار الموجة

منشأ الطيف الكهرومغناطيسي:

تنشأ الموجات الكهرومغناطيسية عن طريق تسخين الذرات مما يؤدي إلى اهتزاز الإلكترونات وينتج عن هذه الإلكترونات المهتزة مجال كهربي متغيريتولد مجالا مغناطيسيا مستحث في النقطة المجاورة وتبعا لنظرية ماكسويلينتج عن هذا المجال المغناطيسي مجالا كهربيا مستحثا في النقطة المجاورة ، وهكذا ينتشر الاضطراب من نقطة إلى أخرىعن طرق التغير المتناوب للمجالين الكهربي والمغناطيسي.

خصائص الموجات الكهرومغناطيسية:

• تنتشر في الفراغ بسرعة ثابتة3X108m/s2
• لا تتأثر بالمجالات الكهربائية أو المغناطيسية
• تنتشر في خطوط مستقيمة وتخضع للخصائص الموجية من حيث الحيود والتداخل
• موجات مستعرضة قابلة للاستقطاب

تتكون من مجالين كهربائي ومغناطيسي متعامدين مع بعضهما وكل منهما متعامد على اتجاه انتشار الموجة أطوالها الموجية تتراوح من الترددات

المنخفضة(الطول الموجي = 3X1017 م ) وإلى الترددات
المرتفعة (ا لطول الموجي = 3x10-7 م ) .

تنتقل هذه الاشعة في الفراغ وتنقل الطاقة من المصدر source إلى المستقبل receiverتم اكتشاف هذه الاشعة على مراحل حيث كان العالم هيرتز Hertz 1887 أول من عمل في هذا المجال وكان في ذلك الوقت فقط اشعة الراديو والاشعة المرئية ومن ثم تم اكتشاف باقي الطيف الكهرومغناطيسي من خلال الملاحظات والظواهر الفيزيائية.

الاشعة الكهرومغناطيسية لها طول موجي l وتردد n يحدد خصائصها وترتبط سرعة الاشعة الكهرومغناطيسية مع التردد والطول الموجي من خلال المعادلة
c = n l
كما هو واضح في الشكل السابق مخططاً لكامل الطيف الكهرومغناطيسي حيث يبدأ من امواج الراديو ذات الطول الموجي الطويل والتردد المنخفض ثم منطقة اشعة المايكروويف ومنطقة الاشعة تحت الحمراء ثم منطقة الاشعة المرئية ثم منطقة الاشعة فوق البنفسجية ثم منطقة اشعة اكس ثم منطقة اشعة جاما. وهذا التسلسل هو تبعاً لزيادة تردد هذه الموجات. ولكل منطقة من مناطق الطيف الكهرومغناطيسي خصائص تميزها عن بعضها البعض وبناء عليه نتجت تطبيقات مختلفة لهذه الاشعة وللعلم فإن منطقة الطيف المرئي هي التي منحنا الله سبحانه وتعالى القدرة على رؤيتها وهي المنطقة التي تستجيب لها شبكية العين لتتمكن من رؤية الاشياء من حولنا.

تجدر الاشارة إلى أن الاشعة الكهرومغناطيسية لها طاقة تعطى بالمعادلة
E = h nحيث أن الثابت h هو ثابت بلانك
h = 6.6x10-34 J.sوتستخدم وحدة الالكترون فولت للتعبير عن طاقة الاشعة الكهرومغناطيسية
1 e.v. = 1.6 x 10-19 J

نستنتج من ذلك أنه كلما زاد التردد ازدادت الطاقة وعليه فإن طاقة اشعة جاما اكبر ما يمكن في الطيف الكهرومغناطيسي وكما نعلم ان جسم الانسان يتحمل طاقة اقصاها طاقة الطيف المرئي وتعتبر طاقة الطيف فوق الازرق ضارة وتسبب حرق لخلايا الجسم وكذلك طاقة اشعة اكس تستطيع اختراق جلد البشري والتعرض لها يسبب خطورة كبيرة

انتشار الضوء في خطوط مستقيمة:

ينبعث الضوء من المصدر بخطوط مستقيمة ويطلق على اتجاه سير الضوء اسم " الشعاع الضوئي" لقد صاغ العالم فيرما هذه الحقيقة على شكل قانون يسمى مبدأ فيرما "عندما ينتقل الضوء من نقطة إلى أخرى فإنه يسلك المسار الذي يحتاج في أقل زمن ممكن"

موجات مستقطبة قابلة للاستقطاب:

لتوضيح معني الاستقطاب الشكل يمثل موجة مستعرضة تنتشر فى حبل يهتز . و هذه الموجة مستعرضة لأنها تنتشر على طول الحبل الذى يهتز فى اتجاه عمودى على اتجاه انتشار الموجة

تطبيقات أمواج الراديو:

الطب:
تستخدم امواج الراديو لنقل معلومات عن دقات القلب المريض من بيته إلى المستشفى. وكذلك من سيارة الاسعاف إلى المستشفى التي سينتقل إليها المريض. فيمكن الطبيب من اعطاء تعليماته لممرضين لتقديم الاسعافات الاولية وإسعافه

الصناعة:
تستخدم امواج الراديو في المجالات الصناعية في الاتصال بين المؤسسة وموظفيها وتمكنهم من تبادل المعلومات من مواقع عملهم. كذلك تستخدم في اجهزة الرموت كونترول للتحكم في الاجهزة عن بعد.

العلوم:
يقوم العلماء الفلك باستخدام تلسكوبات خاصة لالتقاط امواج الراديو من الفضاء الخارجي. حيث ان امواج الراديو يمكن التقاطها بواسطة اريال antenna المثبتة على التلسكوب.

أشعة المايكروويف:

هي جزء من الاشعة الكهرومغناطيسية ذات طول موجي طويل يقاس بالسنتمتر في المدى من 0.3 إلى 30 سنتمتر ولهذه الاشعة استخدامات عديدة منها في طهي الطعام وهو مايعرف بفرن المايكروويف Microwave oven كما تستخدم في الاتصالات ونقل المعلومات واجهزة الاستشعار عن بعد واجهزة الرادار ومن هنا فإن استخدامها في الطهي هو جزء بسيط من تطبيقاتها العملية العديدة، ويعتبر الطهي بواسطة اشعة الميكروويف من تكنولوجيا القرن العشرين لما توفره من سرعة في تحضير الطعام أو تسخينه وكفائته العالية في توفير الطاقة المستخدمة في الافران التقليدية التي تعمل بالكهرباء أو الغاز حيث أنها تعمل على تسخين المواد الغذائية فقط دون غيرها. وتجدر الاشارة إلى أن هذه الاجهزة موجودة في كل بيت في امريكا وأوروبا وبدأت تنتشر عندنا، ولكن كثيراً ما دار التساؤل عن خطورة استخدام هذه الاجهزة على سلامة الانسان

الأشعة تحت الحمراء

تعني كلمة Infra تحت وهذا يعني اننا في منطقة الاشعة تحت الحمراء والتي ترددها اقل من تردد الاشعة الحمراء في الطيف الكهرومغناطيسي المرئي. الاجهزة التي تستخدم الاشعة تحت الحمراء يمكنها الرؤية في الظلام الدامس لأنها تعتمد على الاشعاع الحراري المنطلق من الاجسام (انظر أيضاً اجهزة الرؤية الليلية).ويسم الجهاز المستخددم للرؤية
الليلية بالبالوميتر Balometers، يقع طيف الاشعة تحت الحمراء بين الطيف المرئية وطيف اشعة المايكروويف. تغطي الاشعة تحت الحمراء منطقة واسعة من الطيف الكهرومغناطيسي ككل وتقسم إلى ثلاثة مناطق وهي على النحو التالي:

- الاشعة تحت الحمراء القريبة Near infrared وهي الاقرب إلى الاشعة المرئية وبالتحديد اللون الأحمر.
- الاشعة تحت الحمراء البعيد Far infrared وهي التي تكون الاقرب إلى اشعة المايكروويف.
- الاشعة تحت الحمراء الوسطى Med infrared وهي التي تقع بين المنطقتين السابقتين.

الأشعة تحت الحمراء هي أشعة حرارية وتنبعث من كافة الاشياء من حولنا مثل الفرن او المصباح الحراري أو من الاحتكاك أو من تسخين أي جسم وتنبعث كذلك من اجسامنا وهي الاشعة التي تصلنا من الشمس ويشعر الجلد بالدفء عند التعرض إلى اشعة الشمس.
ولهذا تستخدم الاشعة تحت الحمراء في بعض الاحيان لتسخين الطعام أو الابقاء عليه ساخناً.
يجب التأكيد على نقطة هامة وهي أن الاشعة تحت الحمراء القريبة لا تعد ساخنة ولا يمكن الشعور بها وهي التي تستخدم في أجهزة الرموت كنترول للتحكم بالأجهزة عن بعد.

بالتوفيق

شكرا ع الموضوع

» سمكة الطيف
» سلسلة في دراسات علم الطيف على المركبات العضوية الكيميائية