Austro Arab News أوسترو عرب نيوز

Ihr Browser unterstützt Inlineframes nicht oder zeigt sie in der derzeitigen Konfiguration nicht an.

الطاقة الكهرومغناطيسية

طبيعة الطاقة الكهرومغناطيسية

نحن محاطون و بشكل مستمر و من جميع الجهات بأنواع مختلفة من أمواج الطاقة قليل منها مرئي و غالبيتها غير مرئية منها ما هو من صنع الطبيعة كالأمواج الضوئية التي تأتينا من الشمس و الأشعة الكونية و منها ما هو من صنع الإنسان كالأمواج الضوئية القادمة من المصابيح و الأمواج اللاسلكية الناتجة عن الهاتف الخلوي ( الجوال ) .

إذا تغاضينا عن أمواج الطاقة الميكانيكية ( كالأمواج الصوتية ) فإننا نستطيع أن نجزم بان معظم الأمواج الموجودة من حولنا هي أمواج ذات طبيعة كهرومغناطيسية و التي تشكل بمجموعها ما يسمى بالطيف الكهرومغناطيسي .

الآن لو أردنا أن نتحدث عن الطيف الكهرومغناطيسي نفسه فلا بد أن نذكركم بالجزء الأكثر شعبية منه أو الجزء الذي يعرفه معظمكم وهو الطيف الضوئي ( أو طيف ألوان قوس قزح ) أو ما يسمى علميا بطيف الضوء المرئي و على الرغم من أنه لا يشكل إلا جزءا بسيطا من الطيف الكهرومغناطيسي إلا أنه و في نفس الوقت قد ساهم في فهم المبدأ العام بشكل ممتاز .

الطيف الكهرومغناطيسي و عملية الإشعاع لن نفهمها تماما دون المرور بمفاهيم مثل طول الموجة و التردد و لكن قبل أن نخوض أيضا في هذين المفهومين نحن بحاجة للتعرف على طبيعة هذه الطاقة التي نسميها الطاقة الكهرومغناطيسية .

طبيعة الإشعاع الكهرومغناطيسي ( الطاقة الكهرومغناطيسية ) :

إن الاسم الذي أطلق على هذا الطاقة هو نتيجة لتفسير العلماء لطبيعتها فكلمة كهرومغناطيسي تجمع بين كلمتي كهربائي و مغناطيسي وهذا بالضبط التفسير الذي قدمه العلماء لهذه الطاقة فهي ( أي الإشعاع الكهرومغناطيسي ) عبارة عن سيل من الطاقة في مسار يحوي حقلين مغناطيسي و كهربائي تسير في الحقل المغناطيسي أمواج مغناطيسية و تسير في الحقل الكهربائي أمواج كهربائية و تتراوح الطاقة الكهرومغناطيسية جيئة و ذهابا بين هذين الحقلين أو المجالين بحيث أنه عندما تزداد شدة أحد الحقلين تنقص شدة الآخر و العكس بالعكس .

هذا يعني أن الموجتين ( أو نوعي الطاقة في الحقلين المختلفين ) مرتبطين معا و يتغيران معا بشكل متعاكس و تسمى سرعة التغير هذه بالتردد و بمعنى آخر أن التردد هو عدد المرات في الثانية التي تتغير بها الطاقة في الحقلين من أقصى قيمة لها و تعود لنفس هذه القيمة القصوى بمعنى أخر أنها عدد الأمواج التي تتشكل من هذا التغير خلال ثانية واحدة .

و لأن الطاقة الكهرومغناطيسية تتألف من تركيبة لموجتين مغناطيسية و كهربائية فقد ارتأى العلماء أن يسموها الأمواج الكهرومغناطيسية لأن طبيعتها موجية .

إذن التردد هو عدد المرات التي تصل فيها الطاقة الموجية لأقصى قيمة لها في اتجاه واحد . أما طول الموجة فهو مقياس آخر للموجة مرتبط بالتردد فهو يمثل المسافة بين أقصى قيمتين متتاليتين في نفس الاتجاه للطاقة الموجية .

أما حرصنا على الفهم الصحيح للطبيعة الموجية و المختلطة ( بين الكهربائية و المغناطيسية ) فلأنه سيشكل القاعدة الأساسية لفهم أنواع الطيف الكهرومغناطيسي و تقسيماته ( تصنيفاته ) وفقا للتردد أو لطول الموجة .

ومن الأمواج الكهرومغناطيسية التي تحيط بنا أشعة غاما - أشعة إكس ( الأشعة السينية ) - الأشعة فوق البنفسجية - الضوء المرئي ( الذي نستطيع تحسسه بالعين ) الأشعة تحت الحمراء - الأمواج المايكروية كالتي تستخدم بأفران المايكروويف - أمواج الرادار - الإرسال التلفزيوني - و أمواج الراديو و غيرها .

الطيف الكهرومغناطيسي - Electromagnetic Spectrum

يمكن تقسيم الطيف الكهرومغناطيسي إلى عدة أقسام و ذلك حسب طول الموجة في هذا الطيف ( أو حسب تردد الموجة و هو المفهوم المرتبط بطول الموجة أيضا ) ومن خلال تقسيمه ينتج لدينا العديد من أنواع الأمواج الكهرومغناطيسية .

يتراوح طول الموجة بين أقصى و أدنى الطيف الترددي الكهرومغناطيسي بين 0.0005 نانومتر ( في أشعة غاما ) إلى عدة كيلومترات ( في الأمواج الراديوية الطويلة ) وقبل أن أذكر المجالات التي تم تقسيم الطيف الترددي الكهرومغناطيسي إليها فإنني أريد أن أقول بأن هذه التقسيمات هي تقسيمات متداخلة غير مطلقة ( أي لا يوجد بينها فواصل واضحة ) تتداخل نهاياتها فتنتقل مواصفات الموجة من تقسيم لآخر بشكل تدريجي و بالتالي يختلف أداءها بالطبيعة أيضا تدريجيا من تقسيم لآخر و قد نجد ترددات معينة عند حدود التقسيمات لها مواصفات مختلطة لكلا التقسيمين الذين يجانبانها .

يبدأ الطيف الكهرومغناطيسي بالأمواج الأقل طولا ( و الأكثر ترددا بالطبع ) ثم يتدرج باستمرار فيزداد طول الموجة و يتناقص ترددها و يمكننا تقسيم الطيف إلى ما يلي :

أشعة غاما Gamma Rays
و هي الموجات الأقصر طولا في الطيف الكهرومغناطيسي و الأكثر ترددا بالطبع و بالتالي فهي تقع في أول الطيف الكهرومغناطيسي تتميز هذه الأشعة بقدرتها على قتل الخلايا الحية و تستخدم لتعقيم الأدوات الطبية بالقضاء على الجراثيم الموجودة عليها . توجد أشعة غاما كثيرا في الفضاء الخارجي و هي تنتج عن انفجارات أشعة غاما التي تحدث في الفضاء كما أنها تنتج أيضا عن الانفجارات الشمسية و هي تصل إلى كوكبنا مع الإشعاع الشمسي . كما أن الانفجار الناتج عن القنبلة النووية ينتج طاقة هائلة جزء منها على شكل أشعة غاما تكون لها عواقب وخيمة . وقد كان للقنبلتين النوويتين التي ألقيتا على اليابان في الحرب العالمية الثانية نتائج صحية خطيرة و مدمرة على سكان مدينتي هيروشيما و ناغازاكي عانى منها السكان على مدى عشرات السنين و لا يزالون تتمثل في مختلف أنواع الحروق الجلدية و السرطانات الجلدية و السرطانات الداخلية و أمراض الدم و الكثير غيرها .

الأشعة السينية X - Rays :
الأشعة السينية ( أو أشعة X ) و تأتي بالترتيب بعد أشعة غاما في الطيف الكهرومغناطيسي تتميز بقدرتها على اختراق المواد اللينة بينما لا تخترق المواد القاسية و من أهم تطبيقاتها جهاز التصوير بالأشعة السينية المستخدم في المستشفيات و المراكز الصحية لتصوير الأقسام و الأجهزة الداخلية لجسم الإنسان و التعرف على كسور و تشوهات العظام في جسمه . كما تستخدم أيضا هذه الأشعة في الأنظمة الأمنية ( أجهزة تفتيش الحقائب بالأشعة ) في المطارات و الموانئ و نقاط العبور و غيرها من الأماكن التي تتطلب تشديدا امنيا .

الأشعة فوق البنفسجية Ultraviolet Rays :
تأتي في الترتيب بعد الأشعة السينية و قبل الضوء المرئي في الطيف الكهرومغناطيسي تتواجد بنسبة كبيرة في الأشعة الكونية و لكن معظمها لا يصل إلى سطح الأرض بفضل الغلاف الجوي . كما أنها موجود بالطبع في أشعة الشمس . تتميز بأنها تحوي طاقة تفوق الضوء العادي و لها تطبيقات كيميائية عديدة بسبب التأثير الكيميائي لهذه الطاقة . ومن هذه التأثيرات الكيميائية زيادة إنتاج مادة الميلانين ( المسئولة عن اسمرار الجلد ) في الجلد مما يؤدي إلى اسمراره . كما يحدث على شاطئ البحر . و من تطبيقاتها أجهزة تعقيم المياه و أجهزة تسمير البشرة ( التي تكسب البشرة اسمرارا صناعيا ) و بعض الأجهزة المخبرية . بقي أن نذكر أن التعرض الكثير للأشعة فوق البنفسجية قد يسبب سرطان الجلد و هناك مراهم و كريمات تساعد في تخفيف أثرها .

الضوء المرئي Light :

وهو يمثل الجزء الذي تستطيع العين البشرية تمييزه من الطيف الكهرومغناطيسي . يقع بين الأشعة فوق البنفسجية و الأشعة تحت الحمراء . وهو المسئول عن كل الأحداث الضوئية المرئية التي نشاهدها من حولنا و يمكننا أن نقسمه هو نفسه إلى أقسام أخرى حسب اللون . أما التطبيقات فحدث ولا حرج .

الأشعة تحت الحمراء Infrared Rays :

و تأتي مباشرة في الترتيب بعد الأشعة الضوئية المرئية تمثل هذه الأشعة الإشعاع الحراري أي أنها تأتي من الأجسام الساخنة و مصادر الحرارة مثل الشمس و أجهزة التدفئة و المصابيح لها تطبيقات كثيرة معظمها يندرج تحت التسخين و التدفئة و لكنها أيضا تستخدم في أجهزة التحكم عن بعد و بعض تطبيقات الاتصال بأجهزة الكومبيوتر و الهاتف المحمول .

الموجات المايكروية ( أشعة المايكروويف ) Microwaves :
وهي موجات راديوية كهرومغناطيسية ذات طول موجي قصير نسبيا تأتي بالترتيب بعد الأشعة تحت الحمراء في الطيف الكهرومغناطيسي لها تطبيقات عديدة منها أفران المايكروويف المستخدمة في المطاعم و البيوت كما أن للموجات المايكروية تطبيقات عديدة في أنظمة الاتصالات .

الموجات الراديوية الإذاعية و الرادارية Radiowaves
وتشمل طيفا متنوعا من تقسيمات الأمواج الكهرومغناطيسية التي ينتجها الإنسان كالأمواج الإذاعية التلفزيونية و البث الإذاعي و أنظمة الاتصالات و أنظمة الرادار و سيكون لنا معها حديث أكثر تفصيلا في أقسامها و تصنيفاتها .

المرجع : المجلة الالكترونية للعلوم >>