الطيف الكهرومغناطيسي: الترددات والأطوال الموجية (ث / الرسوم البيانية والأمثلة)

الإشعاع الكهرومغناطيسي (إشعاع EM) في كل مكان حولك ؛ إنه أمر أساسي ليس فقط لفهمك للفيزياء ، ولكن أيضًا لبقائك على قيد الحياة. بدون إشعاع الشمس ، على سبيل المثال ، لا يمكن للأرض أن تحافظ على الحياة.

يمكن وصف ما أطلق عليه علماء ناسا وأقاربهم الإشعاع الكهرومغناطيسي من الناحية الفيزيائية على أنه موجة. تتحد الموجات الكهرومغناطيسية ببعض الخصائص المهمة ، لكن تأثيرها العملي على يختلف العالم من القدرة على طهي الطعام بسرعة إلى نقل المعلومات بسرعة على نطاق هائل المسافات.

ترتبط الأطوال الموجية الأقصر بترددات أعلى وطاقة عالية ، بينما تقع الترددات الأعلى على جزء قصير الطول الموجي من الطيف مع أطوال موجية أطول. يوفر الطيف المرئي الضيق نسبيًا للعين البشرية ، وبالتالي العقل البشري البديهي ، صورة أصغر بكثير للواقع الكلي مما يحدث بالفعل طوال الوقت.

انموجه كهرومغناطيسيةيتكون من موجة مجال كهربائي تتأرجح في مستوى عمودي (بزاوية قائمة) على موجة مجال مغناطيسي. نظرًا لأن الإشعاع الكهرومغناطيسي يعمل كموجة ، فإن أي موجة كهرومغناطيسية معينة سيكون لها aتردد​ (​F; في بعض الأحيان تدل عليهاνبدلاً من ذلك) والطول الموجي​ ​λ(الحرف اليوناني لامدا) المرتبط به.

ومع ذلك ، لا تتطلب الموجات الكهرومغناطيسية وسيطًا فيزيائيًا مثل الهواء (الغلاف الجوي للأرض مليء بالغازات وليس مجرد "الفضاء") أو الماء الذي تنتشر من خلاله ، وبالتالي يمكنها اجتياز فراغ الفضاء الفارغ - وهو ما يفعلونه بسرعة الضوءجوهو 3 × 10⁸ م / ث ، أو حوالي 6 تريليون ميل في الساعة. ربما لا داعي للقول ، هذه هي أسرع سرعة في الكون!

يمكن أن تأتي الموجات الكهرومغناطيسية بأطوال موجية مختلفة وترددات مختلفة ، طالماحاصل ضرب الطول الموجي والتردد لموجة معينة يساوي سرعة الضوء(وهذا هو ، f = ج). فكر في مجموعة من المصارعين من نفس فئة الوزن الضيق ؛ سيكون بعضها أطول وأكثر رشاقة ، والبعض الآخر أقصر وأكثر إحكاما ، ولكن بحكم التعريف ، جميعها قريبة جدًا من نفس الكتلة على الرغم من المظاهر المتباينة على نطاق واسع.

ينقسم نطاق الأطوال الموجية عبر الطيف الكهرومغناطيسي إلى عدد من أنواع الإشعاع الكهرومغناطيسي. بترتيب أدنى تردد (أعلى طاقة ، أطول طول موجي) إلى أعلى تردد (أقل طاقة ، أقصر طول موجي) هذه الأنواع من الإشعاع هي:

• ​موجات الراديو:هذه الموجات ، التي سمحت بالاستماع إلى "البث" قبل وقت طويل من الإنترنت ، لها تأثير

تبدأ القيم من حوالي 1 متر وتمتد إلى ما بعد 10⁸ م (100 مليون م). ​المايكرويف:تعد أفران الميكروويف من أكثر المظاهر التكنولوجية وضوحًا لهذا النوع من الإشعاع ، والذي يمتد طيف الطول الموجي من حوالي 10^-3 م (1 مليمتر ، أو مم) إلى 1 م. ​الأشعة تحت الحمراء:يقع ضوء الأشعة تحت الحمراء بين 7 × 10^-7 م (700 نانومتر ، أو نانومتر) و 1 مم ، ويتم جمعها بواسطة معدات بصرية ووضعها للاستخدام البصري في نظارات "الرؤية الليلية". *ضوء مرئي:يوجد الطيف المرئي للضوء في نطاق ضيق بين حوالي 4

× 10^-7 م و 7

× 10^-7 م (400 نانومتر و 700 نانومتر). من الأدنى إلى الأعلىطاقة، وبالتالي من الأطول إلى الأقصرالطول الموجييمكن تذكر الترتيب الطيفي للألوان المرئية"روي ج. بيف ": أحمر ، برتقالي ، أصفر ، أخضر ، أزرق ، نيلي وبنفسجي. ​الأشعة فوق البنفسجية:الضوء فوق البنفسجي (10^-8 م إلى 4 × 10^-7 m ، أو 10 نانومتر إلى 400 نانومتر) في الدباغة وتنبعث من الشمس ؛ إنه نوع الطاقة الكهرومغناطيسية الذي يسبب حروق الشمس وربما سرطانات الجلد.
​الأشعة السينية:هذا الإشعاع عالي الطاقة (10^-11 حتى 10^-8 م ، أو 0.01 إلى 10 نانومتر) في التشخيص ؛ قد تكون حالات التعرض الكبيرة غير آمنة للصحة. *أشعة غاما:تم العثور على أعلى طاقة كهرومغناطيسية تنطلق عبر الفضاء الخارجي ؛ هذا الإشعاع له أطوال موجية أقصر من 1/100 من نانومتر. لحسن الحظ ، يقوم الغلاف الجوي بتصفية معظم هؤلاء.

تستيقظ على كوكب حيث سرعة الضوء تبلغ 60 مترًا في الثانية ، لكن القوانين الفيزيائية بشكل عام هي نفسها الموجودة على الأرض. إذا كان الطول الموجي للضوء الأزرق والضوء الأحمر على هذا الكوكب 5 سم و 10 سم على التوالي ، مع وجود أصفر بينهما بالضبط في الطيف ، فما هوترددمن الضوء الأصفر هنا؟

يجب أن يكون الطول الموجي λ للضوء الأصفر على هذا الكوكب نصف المسافة بين 5 و 10 سم ، أو 7.5 سم. بما أن λf = c = 300 m / s ،

• دورات في الثانية لها الخاصة بهاوحدة مشتقةفي الفيزياء ، الهرتز (هرتز).