الطيف الكهرومغناطيسي ماذا تعرف عنه؟

يتركب الطيف الكهرومغناطيسي من مجموعة مختلفه من الموجات وهى تختلف في أطوالها وتردداتها ( اهتزازها)

ولكن دعنا نتعرف فى البدايه على معلومات هامه :

 ربما تظن صديقى ان العالم هو ما يمكنك رؤيته من حولك

ولكن ...... ركز قليلا ستدرك أن هذا ليس صحيحا  بل هناك الكثير مما لا نراه ‼

👁 عندما تغمض عينيك لحظات فلا ترى  يستمرالعالم ولا يتوقف وجوده لمجرد عدم وجود ضوء كاف  للرؤية

 وإذا كنت أفعى أو بومة، يمكنك أن ترى جيدا في الليل

بدون اعتماد على الضوء المرءي

🤔 لنفكر الان بشكل مختلف:

 🤔 ماذا إذا  كنت رادارا مثبتا على طائرة ؟

🔹️عندها يمكنك مساعدة الطيار على رؤية الاجسام المحيطه في الظلام  ففى حالات سوء الأحوال الجوية والعواصف ويتم ذلك عن طريق الكشف عن موجات الراديو المنعكسة عن الاجسام الماديه 

🔹️ وإذا كنت يا صديقى كاميرا دقيقه و حساسة للأشعة السينية او الاشعه تحت الحمراء  يمكنك أن ترى حتى من خلال الأجسام الصلبه والاهداف أو المباني الخرسانيه المغلقه 

ان الضوء المعتاد الذي يمكن رؤيته بعيوننا هو جزء بسيط  فقط من الطاقات الكهربائية والمغناطيسية التى نرصدها  وتعمل الموجات الراديوية والأشعة السينية وأشعة جاما والموجات الدقيقة بطريقة مشابهة جدا للضوء المعروف

 و هى معا تسمى  طاقة الطيف الكهرومغناطيسي

وهو موضوع مقالنا الاساسي 

 فهيا بنا نلقي نظره شامله ولكن مبسطه على 

  الطيف الكهرومغناطيسى

ما هو الإشعاع الكهرومغناطيسى؟

موجات الضوء وأنواع الطاقة الأخرى التي تشع ونسجل تاثيراتها بمواد مختلفه  من حيث إنتاجها

 تعرف بالإشعاع الكهرومغناطيسي، ومعا، يشكلون ما يعرف بالطيف الكهرومغناطيسي، ويمكن لأعيننا أن ترى جزءا محدودا فقط من الطيف الكهرومغناطيسي

 فمثلا  ظاهره قوس قزح  الذى نراه في أيام الشتاء الرطبه والممطرة عندما تشرق الشمس وهو برغم الوانه الخلابه يشكل جزء صغير جدا من الطيف الكهرومغناطيسي و الذي ينطلق عبر الكون بكل الاتجاهات 

 هذا ما نسميه الطاقة 

 حيث يمكننا أن نرى الضوء المرئي ونسمع موجات الراديو و نستقبل الموجات الدقيقة وكل ما يتبقى من اطوال موجيه تتكون من الموجات الكهرومغناطيسية او الطيف الكهرومغناطيسى

ما تراه بالصوره هى أنماط صاعده وهابطه على شكل الموجة المعتاده ولكنها تتكون من الطاقه الكهربيه و الطاقه المغناطيسية وهى تتسابق على طول المسار  بزوايا قائمة مع بعضها البعض وتملك نفس سرعة الضوء 

(300000 كم في الثانية الواحده أو 186000 ميل تقطعها في الثانية الواحده ايضا  )

هذه السرعه المهوله  تكفي للدوران 400 مرة حول الارض في دقيقة واحده ....هل تتخيل ذلك؟

🔹️و ما نستطيع نحن البشر رؤيته وهو الضوء المرئي يمتد في طيف من الأحمر 

🔹️وهو اقل  تردد وأطول طول موجي للضوء يمكن لأعيننا تفسيره ومن ثم رؤيته ويستمر من خلال البرتقالي والأصفر والأخضر والأزرق والنيلي إلى البنفسجي

🔹️ وهو أعلى تردد وأقصر طول موجة يمكننا ادراكه بصريا وتفسيره لنراه 👁

ما هي أنواع الطاقة فى الطيف الكهرومغناطيسى؟

ماذا عن الأنواع الأخرى التى لا ندركها كبشر  من الإشعاع الكهرومغناطيسي و التي تصدرها بعض الأجسام؟

حسنا ، هناك  عدد قليل منها سنتحدث عنها كالتالى: 

و تتراوح من أكبر طول موجي إلى الأقصر بالترتيب

موجات الراديو

إذا تمكنت أعيننا كبشر من رؤية موجات الراديو واستقبالها فنستطيع مشاهدة برامج التلفاز بمجرد التحديق في السماء هذا ليس مريحا او مألوفا لكنها فكرة نظريه علميه

والحجم النموذجي لهذه الموجه عند رؤيتها 30 سم - 500 م وتغطي الموجات الراديويه نطاق كبير جدا من الترددات وأطوالها الموجية تبدأ  من عشرات السنتيمترات للموجات عالية التردد إلى مئات الأمتار (يقارب طول تراك الملعب)

 للموجات ذات التردد الموجي المنخفض جدا

 وهذا التقسيم الموجي المبسط 

 أي موجة كهرومغناطيسية تكون أطول من موجه جهاز الميكروويف خاصتك تسمى الموجة الراديوية

 موجات الميكروويف الدقيقه

تستخدم كما تعرف صديقى لطهى الطعام في أفران نعرفها باسم( الميكروويف)

ولكننا نستخدمها  أيضا لنقل المعلومات والبيانات في أجهزة الرادار عسكريا وببعض التطبيقات البحثيه عن الاثار العميقه تحت سطح الارض 

والموجات الدقيقة او الميكروويف تشبه الموجات اللاسلكية ذات الموجات القصيرة، والطول المناسب لها 

يصل الى  15 سم او ما يقارب طول قلم عادى للكتابه

 الأشعة تحت الحمراء

نعلم جميعنا الضوء الأحمر وهو يملك تردد أقصر قليلا 

و هناك نوع من الضوء الحار والغير مرئي 👁

 يسمى الأشعة تحت الحمراء

 بلرغم من أننا لا نتمكن من رؤيته إلا أنه يمكننا أن نشعر أنه يسخن جلدنا عندما يضرب وجهنا امام شعله من النار مثلا او جسم ملتهب  و هذا ما نظنه حرارة مشعة

 وإذا كنا صديقى العزيز مثل الأفعى الجرسية نملك رؤية وتحسس للاشعة تحت الحمراء فسيكون الأمر عندها أشبه بوجود عدسات خاصه لدينا للرؤية الليلية و مدمجة في عقولنا  والحجم النموذجي لهذه الموجه تحت الحمراء سيكون ما يقل عن 0.01 مم وهذا يقارب ١٠ اضعاف طول الخلية الحيه

  الضوء المرئي ( البصرى)

 الضوء الذي يمكننا رؤيته كما سبق واشرنا  هو نسبه صغيرة جدا في وسط الطيف الكهرومغناطيسي من حولنا 

والحجم المناسب لهذا الطول الموجى  هو 550 نانومتر

 يقارب هذا حجم الأميبا الصغيرة وحيده الخليه

الأشعة فوق البنفسجية

هذا هو نوع من الضوء الأزرق من الطيف ويقع وراء الضوء البنفسجي الأعلى ترددا كما نراه بقوس قزح و الذي يمكن لأعين البشر كشفه ورؤيته 

و تنقل الشمس الينا على الارض كميات من أشعة فوق بنفسجية قوية لا يمكننا رؤيتها ولكن نرى تاثيرها جيدا

ولهذا السبب بالذات يمكن أن تصاب بحروق  من ضوء الشمس عند طول فتره التعرض اليها و عندما تسبح في مياه البحر لفتره أو في الأيام الخاليه من الغيوم التى تحجب الشمس 

والحجم المناسب لهذا الطول الموجي  هو 500 نانومتر ويقارب طول البكتيريا العصويه مثلا 

الأشعة السينية او اشعه ×

وهو نوع مفيد للغاية من الموجات عالية الطاقة منذ اكتشافه وتستخدم تطبيقاتها على نطاق واسع جدافي المجالات الطبيه والأمنيه والبحث الاثري ويصل طول الموجه المناسب الى  0.1 نانومتر ويقارب هذا عرض الذرة التقديرى 

اشعة جاما

انها أكثر انواع الموجات الكهرومغناطيسية قوه وخطرا  وأشعة جاما هى اشعاع ضار للكائنات الحيه بصفه عامه  ويبلغ الطول المناسب لها 0.000001 نانومتر 

وهذا يقارب عرض نواة الذره التقديري

ما هو الطيف الكهرومغناطيسي ؟

🔹️هو مجموعه أشكال من الطاقة الصافيه و تسير في خطوط مستقيمة من مصدر ما فى الكون

وتنتقل بنفس سرعة الضوء 300000 كم الثانية

 وعندما تتذبذب الإهتزازات الكهربائية والمغناطيسية من ذلك المصدر معا نشير إلى هذه الأشكال الناتجه من الطاقة بإسم ( الطيف الكهرومغناطيسي )

 ويمكنك التفكير فيه كنوع من الطيف الكبير للغاية الذي يمتد على جانبي الطيف الأصغر الذي يمكننا رؤيته بالفعل (قوس قزح من ألوان الضوء)، وهناك العديد من صور الطيف الكهرومغناطيسي المتاحة على الإنترنت.

متى تم اكتشاف الطيف الكهرومغناطيسي ؟

قبل القرن التاسع عشر كان مفهوم الكهرباء والمغناطيسية أمور منفصلة عن بعضها تماما، وبعد التجارب العلميه المتكرره أصبح من الواضح أنها مرتبطة معا  بشكل قوى

والكهرباء يمكن أن تسبب المغناطيسية والعكس

 ويمكنك استخدام القوه المغناطيسية لتوليد الكهرباء وهو ما ادى إلى تطوير المحركات الكهربائية ومولدات الكهرباء والتى تعتمدحياتنا عليها اليوم

 جيمس كلارك ماكسويل (1831-1879)

استطاع ماكسويل التوصل إلى نظريته التى تشرح الكهرباء والمغناطيسية معا ولخص ماكسويل كل ما اكتشفه . في أربع معادلات بسيطة لإنتاج نظرية رائعة للكهرومغناطيسية والتي نشرها عام 1873

نظريه  ماكسويل 

تقرر ان الطاقه الكهرومغناطيسية يمكنها أن تنتقل في شكل موجات وتتحرك بسرعة الضوء بل أن الضوء هو نوع من الموجات الكهرومغناطيسية الى جانب الكثير من الاطياف والترددات 

و جاء من بعد ماكسويل فيزيائي عبقرى هو  هاينريش هيرتز (1857-1894) أول شخص ينتج موجات كهرومغناطيسية ويتحكم بها  في المختبرات العلميه بالارسال والاستقبال وهذا ما طبق بالفعل فى شكل الراديو والتليفزيون و الإنترنت اللاسلكي والفضاء والذيه يبنيه الان ايلون ماسك عبر شركه سبيس اكس واقمارها ستار لنك

🤔 سؤال اخير :

هل نستطيع رؤية أشكال أخرى من الطيف ؟

أعيننا البشريه تستقبل الضوء من شريحة محدوده من الطيف ولكن الكون يحتوي على العديد من الأنواع المختلفه من الإشعاع، وإذا أردنا رؤية ما وراء الحدود الكهرومغناطيسية لأعيننا البشريه فعلينا  استخدام التلسكوبات المتدرجه إلى أطوال موجية أعلى أو أقل لرصد كل الاطوال الممكنه فى الطيف الكهرومغناطيسي العام

 الفلكيون فى مهام الرصد المختلفه يستخدمون  جميع أنواع التلسكوبات البصريه والرادييه و بعضها على كوكب الأرض وبعضها في يدور  الفضاء لجمع انواع  محدده من المعلومات عن الأجسام البعيدة من الإشعاع الكهرومغناطيسي الذي يطلقونه ويتم تسجيله لتحليل بياناته وفهمها