يعتبر الإشعاع الكهرومغناطيسي أو الإشعاع الكهرومغناطيسي جزءًا ملحوظًا من الطيف. إنها إحدى طرق السفر بالطاقة عبر الفضاء. الأشكال المختلفة لـ الكهرومغناطيسي تشمل الطاقة بشكل أساسي الحرارة من النار ، وضوء الشمس ، وطاقة الميكروويف أثناء الطهي ، والأشعة من الأشعة السينية ، وما إلى ذلك. تختلف أشكال الطاقة هذه كثيرًا عن بعضها البعض ولكنها تظهر خصائص موجية. على سبيل المثال ، إذا ذهبنا للسباحة في البحر ، فمن الممكن التعرف عليك مسبقًا من خلال الأمواج. هذه الموجات هي مشاكل فقط في مجال معين وتؤدي إلى اهتزازات أو اهتزازات. وبالمثل ، فإن الموجات الكهرومغناطيسية مرتبطة ببعضها البعض ، لكنها منفصلة وتتكون من 222 موجة تتأرجح بزاوية 90 درجة مع بعضها البعض. تُعرف مجموعة الإشعاع الكهرومغناطيسي الكاملة بالطيف الكهرومغناطيسي ، ويتم فصلها إلى أقسام مختلفة لتبسيط أشياء مثل الراديو والأشعة تحت الحمراء ، الميكروويف ، الأشعة فوق البنفسجية المرئية وأشعة جاما والأشعة السينية). هذا ثابت وكذلك لا ينتهي.
ما هو الطيف الكهرومغناطيسي؟
يمكن تعريف مصطلح الطيف الكهرومغناطيسي على أنه توزيع الإشعاع الكهرومغناطيسي بأكمله بناءً على طول الموجة وترددها. رغم ذلك ، يمكن لجميع الموجات أن تنتقل في فراغ بسرعة الضوء في نطاق واسع من الترددات والأطوال الموجية وطاقات الفوتون. يشمل هذا الطيف مسافة كل الإشعاع الكهرومغناطيسي بالإضافة إلى العديد من النطاقات الفرعية ، والتي تسمى عادةً بأجزاء مثل الأشعة فوق البنفسجية ، أو الضوء المرئي.
تسمح الأجزاء المختلفة من الطيف بأسماء متباينة اعتمادًا على الاختلاف في سلوك الانبعاث والانتقال وامتصاص الموجات المرتبطة. يشتمل نطاق تردد الطيف الكهرومغناطيسي من المنخفض إلى العالي بشكل أساسي على جميع الموجات مثل الراديو والأشعة تحت الحمراء وما إلى ذلك.
يشمل الطيف الكهرومغناطيسي بأكمله من التردد الأدنى إلى الأعلى بشكل أساسي جميع الأشعة تحت الحمراء الراديوية ، والضوء الملحوظ ، والأشعة فوق البنفسجية ، والأشعة السينية ، وأشعة جاما. تستخدم جميع الأطوال الموجية والترددات تقريبًا الإشعاع الكهرومغناطيسي الذي يمكن استخدامه في التحليل الطيفي.
الخصائص الأساسية للموجات
تشمل الخصائص الأساسية للموجات السعة والطول الموجي والتردد. نحن نعلم هذه الحقيقة ، أن الضوء يمكن أن يتكون من إشعاع كهرومغناطيسي يتم التعامل معه بشكل متكرر كظاهرة موجية. تتضمن الموجة أدنى نقطة معروفة باسم القاع وأعلى نقطة تعرف باسم القمة. ال السعة هي المسافة العمودية بين ميل القمة والمحور المركزي للموجة. ترتبط هذه الخصائص بشكل أساسي بكثافة سطوع الموجة. المسافة الأفقية بين قاعين أو قمة متتالية تسمى الطول الموجي. كثيرا ما يشار إليه بالرمز λ (لامدا).
يمكن حساب طاقة الضوء بهذه المعادلة E = h.c / λ
في المعادلة أعلاه ،
'E' هي طاقة الضوء
'h' هو ثابت بلانك
'ج' هي سرعة الضوء
'λ' هو الطول الموجي
لذلك ، عندما يزيد الطول الموجي ، ستنخفض طاقة الضوء.
لأن التردد (ν) = ج / λ
يمكن كتابة المعادلة أعلاه كـ ه = ح. ν
لذلك ، عندما يزداد التردد ، تزداد طاقة الضوء. لذا فإن العلاقة بين الطول الموجي والتردد متناسبة عكسيًا.
جدول الطيف الكهرومغناطيسي
ال طيف الإشعاع الكهرومغناطيسي يمكن أن يحدث بسبب أشعة مختلفة مثل الأشعة تحت الحمراء ، والراديو ، والأشعة فوق البنفسجية ، والأشعة فوق البنفسجية ، والأشعة السينية ، وما إلى ذلك أطوال موجات الطيف الكهرومغناطيسي لها أعلى طول موجي بينما أشعة جاما لها أقصر مدى للأطوال الموجية.
منطقة | مذياع | الميكروويف | الأشعة تحت الحمراء | مرئي | فوق بنفسجي | الأشعة السينية | أشعة غاما |
الطول الموجي (أنجسترومس) | > 109 | 109حتى 106 | 106- 7000 | من 7000 إلى 4000 | 4000 إلى 10 | 10 إلى 0.1 | < 0.1 |
الطول الموجي (سم) | > 10 | 10 إلى 0.01 | 0.01 إلى 7 × 10-5 | 7 × 10-5إلى 4 × 105 | 4 × 10-5إلى 10-7 | 10-7حتى 10-9 | < 10-9 |
التردد (هرتز) | <3x 109 | 3x 109حتى 3x 1012 | 3x 1012إلى 4.3 × 1014 | 4.3 × 1014 إلى 7.5 × 1014 | 7.5 × 1014 إلى 3 × 1017 | 3 × 1017إلى 3 × 1019 | > 3X109 |
| طاقة (الصفحة الرئيسية) | <10-5 | 10-5 إلى 0.01 | 0.01 إلى 2 | 2 إلى 3 | 3 إلى 103 | 103 إلى105 | > 105 |
يتم تخطيط الطيف الكهرومغناطيسي (EM) كما هو موضح في الشكل أعلاه ، ويتم ترتيب الطيف المرئي في المركز من أطوال موجية أصغر إلى أطوال موجية أعلى بترتيب من اليسار إلى اليمين. لذلك يشار إلى الطيف المرئي الأيسر باللون البنفسجي ، بينما يشار إلى الطيف المرئي الأيمن باللون الأحمر. ال مخطط الطيف الكهرومغناطيسي هو مبين أدناه.
المجال الكهرومغناطيسي
في اتجاه اليسار
طيف الأشعة فوق البنفسجية (الطيف فوق البنفسجي)
يتحرك أكثر نحو الجانب الأيسر من الطيف المرئي ، فهو يقع في منطقة الأشعة فوق البنفسجية. على الرغم من أنها غير ملحوظة للعين البشرية ، وستظهر منطقة الأشعة فوق البنفسجية هذه باللون البنفسجي لأنها أقرب نحو المنطقة البنفسجية من الطيف. يقع نطاق طيف الأشعة فوق البنفسجية بين 10 نانومتر و 400 نانومتر.
الأشعة السينية
بالانتقال نحو الجانب الأيسر من طيف الأشعة فوق البنفسجية ، في البداية ، لدينا الأشعة السينية التي تتراوح من 0.01 نانومتر إلى 10 نانومتر. يمكن أيضًا فصل هذه المنطقة إلى قسمين حسب قابليتها للاختراق. هذه قابلة للاختراق للغاية ، ولها طاقة وأطوال موجية فائقة تتراوح من 0.01 نانومتر إلى 0.1 نانومتر.
أشعة غاما
بالانتقال إلى يسار الأشعة السينية ، لدينا أكثر الأشعة نشاطا مثل أشعة جاما. لا تحتوي إشعاعات هذه الأشعة على أي حافة أصغر من طول الموجة ، ومع ذلك ، فإن حدها الأعلى يقع على 0.01 نانومتر. إن طاقة هذه الأشعة وقابلية اختراقها عالية جدًا.
في اتجاه اليمين
طيف الأشعة تحت الحمراء (طيف الأشعة تحت الحمراء): عندما نتحرك نحو الجانب الأيمن من الطيف المرئي ، لدينا منطقة طيف الأشعة تحت الحمراء. بالمقارنة مع طيف الأشعة فوق البنفسجية ، فإن طيف الأشعة تحت الحمراء غير مرئي ، ولكن نظرًا لأن المنطقة أقرب إلى منطقة اللون الأحمر من الطيف المرئي ، فيتم تسميتها باسم الأشعة تحت الحمراء منطقة. يتراوح مدى الطول الموجي لطيف الأشعة تحت الحمراء من 780 نانومتر إلى 1 مم. ينقسم هذا النوع من الطيف إلى ثلاث مناطق:
- يتراوح طيف الأشعة تحت الحمراء القريبة من 780 نانومتر إلى 2500 نانومتر.
- يتراوح طيف الأشعة تحت الحمراء المتوسطة من 2500 نانومتر إلى 10000 نانومتر.
- يتراوح طيف الأشعة تحت الحمراء البعيدة من 10000 نانومتر إلى 1000 ميكرومتر
المايكرويف
عندما نتحرك نحو الجانب الأيمن من الطيف المرئي ، فإننا نتحرك المايكرويف . من المحتمل أن توجد أطوال موجات الميكروويف في نطاق الميكرومتر. يتراوح مدى هذه الموجات من 1 مم إلى 10 سم.
الطيف الراديوي
عندما نتحرك نحو الجانب الأيمن من الطيف المرئي ، لدينا منطقة تردد الراديو (RF). تتداخل منطقة الطيف الراديوي مع منطقة الميكروويف. لكنها تبدأ رسميًا عند 10 سم.
استخدامات / تطبيقات الطيف الكهرومغناطيسي
- تستخدم أشعة جاما لقتل البكتيريا الموجودة في أعشاب من الفصيلة الخبازية ولتطهير المعدات الطبية
- تستخدم الأشعة السينية لمسح هياكل عظام الصورة
- يمكن للأشعة فوق البنفسجية أن تراقب النحل لأن الزهور يمكن أن تبرز بشكل مرئي عند هذا التردد
- يستخدم الضوء المرئي لرؤية العالم من قبل البشر
- تستخدم الأشعة تحت الحمراء في قطع المعادن بالليزر ، والرؤية الليلية ، وأجهزة استشعار الحرارة ،
- يستخدم الميكروويف في الرادار وأفران الميكروويف
- تستخدم موجات الراديو في البث الإذاعي والتلفزيوني
وبالتالي ، هذا كل شيء عن المجال الكهرومغناطيسي وتضم مجموعة من الموجات الكهرومغناطيسية بترددات مختلفة. لكن هذه غير مرئية للعين البشرية. يوميًا ، نحن محاطون بهذه الأنواع من الموجات لأن الجميع يتعرضون لمجالات مغناطيسية وكهربائية في مكان العمل أو المنزل من نقل الكهرباء وتوليد الآلات المنزلية والأدوات الصناعية إلى الاتصالات السلكية واللاسلكية والبث. هنا سؤال لك ما هو نطاق الطيف الكهرومغناطيسي ؟
