الأشعة الكهرومغناطيسية

الاشعة الكهرومغناطيسية
الاشعة الكهرومغناطيسية

ما هي الأشعة الكهرومغناطيسية؟

 تعرف الأشعة الكهرومغناطيسية بأنها تدفق للطاقة بسرعة الضوء عبر الفضاء أو عبر وسيط مادي، وتمتلك الأشعة الكهرومغناطيسية حقلًا كهربائيًا وآخر مغناطيسي، بحيث يشكلان معًا موجة كهرومغناطيسية، وتتميز الموجة الكهرومغناطيسية بكثافتها وترددها في التغير الزمني في المجالين الكهربائي والمغناطيسي، كما يمتد نطاق ترددات الأشعة الكهرومغناطيسية من القيم المنخفضة للغاية على مدى الموجات الراديوية وموجات التلفزيون والأفران الدقيقة حتى الضوء المرئي وما بعده من القيم المرتفعة بشكل كبير للضوء فوق البنفسجي والأشعة السينية وأشعة جاما.

تعتمد جميع أشكال الحياة على سطح الأرض على الإشعاع الكهرومغناطيسي المنبعث من الشمس من خلال تحويل الطاقة الشمسية بواسطة عملية التمثيل الضوئي إلى الحياة النباتية أو استخدامها من قبل العوالق الحيوانية، وتدخل الأشعة الكهرومغناطيسية في العديد من المجالات الحياتية اليومية وتشمل كلًا من الميكروويف وتوجيه الطائرات والأجهزة التلفزيونية والمصابيح المتوهجة، كما يدخل استخدام هذه الأشعة في مجال الطب بشكلٍ كبير.

أنواع الأشعة الكهرومغناطيسية

تنتشر الأشعة الكهرومغناطيسية في مختلف أنحاء الكون وبأنواع عديدة، ويتم استخدام هذه الأنواع في العديد من مجالات الحياة اليومية، وفي ما يأتي سيتم التعرف على أنواع الأشعة الكهرومغناطيسية:

  • أشعة الراديو: حيث ينبع مصدر هذا النوع من الأشعة من النجوم، كما يستطيع البشر توليدها من أجل نقل البيانات الصوتية.
  • أشعة الميكرويف: حيث تصدر هذه الأشعة من النجوم والمجرات، كما يستخدمها البشر في تسخين الطعام ونقل البيانات.
  • الأشعة تحت الحمراء: حيث تصدر هذه الأشعة من الأجسام الحرارية والتي تشمل أجسام الكائنات الحية، كما تنبعث من الأغبرة والغازات الموجودة بين النجوم.
  • الطيف المرئي: وهو الجزء الصغير من الطيف الذي تستطيع العين البشرية رؤيته، حيث ينبعث هذا الطيف من النجوم والمصابيح وبعض التفاعلات الكيميائية.
  • الأشعة فوق البنفسجية: حيث تنبعث الأشعة فوق البنفسجية من النجوم كالشمس، وتعد هذه الأشعة ضارة للبشر، إذ قد تسبب حروق الشمس وسرطانات الجلد وإعتام عدسة العين.
  • الأشعة السينية: حيث تنبعث هذه الأشعة من الغازات الساخنة، ويتم استخدامها من قبل البشر في التصوير التشخيصي.
  • أشعة غاما: حيث تنبعث هذه الأشعة من الكون، ومن الممكن استخدامها في التصوير كالأشعة السينية.

النظرية الكهرومغناطيسية

كان يعتقد سابقًا أن الموجات الكهربية والمغناطيسية قوى منفصلة. لكن في العام 1873 طور العالم الأسكتلندي جيمس كلارك ماكسويل نظرية مُوحدة للكهرومغناطيسية. تتناول دراسة الكهرومغناطيسية كيفية تفاعل الجسيمات المشحونة كهربيًا مع بعضها البعض ومع المجالات المغناطيسية.

وهناك أربع تفاعلات كهرومغناطيسية رئيسية وهي:

  1. تتناسب قوة التجاذب أو التنافر بين الشحنات الكهربية عكسيًا مع مربع المسافة بينهم.
  2. تكون الأقطاب المغناطيسية على هيئة أزواج تتجاذب وتتنافر مع بعضها البعض، كما تفعل الشحنات الكهربائية.
  3. ينتج عن التيار الكهربائي المار في سلك مجالاً مغناطيسياً يعتمد اتجاهه على اتجاه التيار.
  4. ينتج عن المجال الكهربائي المتحرك مجالاً مغناطيسياً، والعكس صحيح.

الطيف الكهرومغناطيسي

تمتد الأشعة الكهرومغناطيسية لمدى هائل من الأطوال الموجية والترددات. هذا المدى معروف بالطيف الكهرومغناطيسي. وينقسم الطيف الكهرومغناطيسي بشكل عام إلى سبع مناطق، وذلك حسب ترتيب تناقص الطول الموجي، وزيادة الطاقة والتردد. والتسميات الشائعة هي: موجات الراديو، الموجات الميكروية، الأشعة تحت الحمراء، الضوء المرئي، الأشعة الفوق بنفسجية، الأشعة السينية وأشعة جاما. وعادةً، ما يتم التعبير عن إشعاعات الطاقة المنخفضة مثل الموجات الراديوية بالتردد، ويتم التعبير عن الموجات الميكروية والأشعة تحت الحمراء والضوء المرئي والأشعة فوق البنفسجية بالطول الموجي ويتم التعبيرعن إشعاعات الطاقة العالية مثل الأشعة السينية وأشعة جاما على أنها الطاقة لكل فوتون

طيف كهرومغناطيسي
الطيف الكهرومغناطيسي

الأشعة تحت الحمراء

تقع الأشعة تحت الحمراء في نطاق الطيف الكهرومغناطيسي بين الموجات المكروية والضوء المرئي، ولها ترددات تقع بين 30 تيراهيرتز و 400 تيراهيرتز وأطوال موجية بين 100 مايكرومتر (0.004 بوصة) و 740 نانو متر (0.00003 بوصة). لا يمكن رصد الأشعة تحت الحمراء بالعين البشرية، لكن يمكننا أن نشعر بها إذا كانت كثافتها كافية.

الأشعة الفوق بنفسجية

تقع الأشعة الفوق بنفسجية في نطاق الطيف الكهرومغناطيسي بين الضوء المرئي والأشعة السينية، ولها ترددات بين 8×1014 هرتز 3×1016 هيرتز، وطول موجي بين 380 نانو متر (0.000015 بوصة) و 10 نانو متر (0.0000004 بوصة). ضوء الأشعة فوق البنفسجية هو أحد مكونات ضوء الشمس، ومع ذلك، فهو غير مرئي للعين البشرية. وبرغم من أن له تطبيقات طبية وصناعية عديدة، إلا إنه يُمكن أن يدمر الأنسجة الحية.

الأشعة السينية

تصنف الأشعة السينية لنوعين وهما: أشعة سينية خفيفة، وأشعة سينية حادة، تقع الأشعة السينية الخفيفة في نطاق الطيف الكهرومغناطيسي بين الأشعة فوق البنفسجية وأشعة جاما، ولديها ترددات بين 3×1016 و 1018 هيرتز وأطوال موجية بين 10 نانومتر و 100 بيكومتر. وتقع الأشعة السينية الحادة في نفس نطاق الطيف الكهرومغناطيسي كأشعة جاما، والفرق الوحيد بينهما هو مصدر كل منهما: يتم إنتاج الأشعة السينية من تسريع الإلكترون، في حين تنتج إشعاعات جاما من بواسطة الأنوية الذرية.

 

 

 

اظهر المزيد

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني.

زر الذهاب إلى الأعلى