محتويات
- كيف تفرق بين الموجات الكهرومغناطيسية والميكانيكية
- أنواع الموجات الكهرومغناطيسية
- الموجات الميكانيكية ونقل الطاقة
- خاصية الزمن الدوري للموجات
- خاصية طاقة الموجات
- الفرق بين الموجات الطولية والمستعرضة
كيف تفرق بين الموجات الكهرومغناطيسية والميكانيكية
حتى ندرك الفرق بين الموجات الكهرومغناطيسية والميكانيكية ونعرف إجابة سؤال كيف يمكن توليد الموجات الكهرومغناطيسية، لابد أن ندرك تعريف كل منهما بشكل منفضل لمعرفة الفوارق على الوجه الأمثل:
الموجات الكهرومغناطيسية: هي عبارة عن موجات تنتجعن عملية اهتزاز في الحقلين سواء الكهربائي أو المغناطيسي، ويزمز لذلك باستخدام الرمز EM، وتُسمى هذه الموجات باسم الموجات العرضية، وذلك بسبب شكلها الذي يكون شبيه بالثعبان، ويتم قياس نوع هذه الموجات طبقًا لطولها وسعتها.
ويتم قياس طول الموجات الكهرومغناطيسية و خصائص الموجات الكهرومغناطيسية عن طريق قياس المسافة في أعلى نقطة تتواجد فيها وأعلى نفطة تتواجد في الموجة التي تليها، ويُطلق على تلك النقطة المنخفضة في هذه الموجة اسم قاع أو بطن الموجة.
أما عن مصطلح Cycle أو الدورة فيتم إطلاقه على المسافة التي تكون بين ذروة الموجة وذروة الموجة التالية أو من قاع لقاع آخر، ويدل عدد دورات الموجات الكهرومغناطيسية خلال الثانية الواحدة على التردد، ويتكون وحدة قياس التردد هي الهيرتز.
ويعود سر اكتشاف الموجات الكهرومغناطيسية إلى العالم هايزيش هيرتز، وقد قام بالأخذ من الأبحاث الخاصة بالعالم جيمس كليرك للتعرف على هذه الموجات واتخاذها أساس يستند عليه من أجل معرفة الطريقة التي تتكون بها هذه الموجات و كيف تنتشر الموجات الكهرومغناطيسية في الفضاء وطريقة انبعاثها، وبعد ذلك قام بتطبيق ما تم اكتشافه في المختبر.
وتنشأ الموجات الكهرومغناطيسية بسبب اقتراب أي حقل كهربائي بأي حقل مغناطيسي وحدوث التذبذب عموديًا طبقًا لزاوية قائمة (90 درجة)، وذلك حتى تتحرك الموجات التي تنتج بنفس سرعة انتشار أشعة الضوء في الفضاء وفي اتجاه يتعامد مع الحقل الكهربائي والحقل المغناطيسي.
أنواع الموجات الكهرومغناطيسية
هناك العديد من أنواع الموجات الكهرومغناطيسية وهي تختلف عن بعضها البعض على حسب تردد كل موجة، ومن الممكن أن يتم استخدام الموجات في مختلف مجالات الحياة، وتتمثل الأنواع فيما يلي:
أمواج الراديو: هي عبارة عن أمواج ذات تردد قصير، ويتم استخدامها من أجل نقل الإشارات التي تتعلق بالتلفاز والإذاعة، وكما ذكرنا سابقًا يختلف سلوك الموجات في حد ذاته على حسب التردد الخاص بكل موجة.
الأشعة تحت الحمراء: هي عبارة عن أشعة يكون طولها أكثر من طول الأمواج السابقة (أمواج الراديو)، كما أنها تكون أقصر بكثير من الضوء، وتعتبر أيضًا من الموجات التي تنقل الحرارة على عكس غيرها من الموجات الأقل من ناحية الطول، حيث أن الموجات القصيرة لا يمكنها القيام بهذا الأمر.
الضوء المرئي: يتيح هذا الضوء لنا رؤية عالمنا من حولنا، ويساعد الاختلاف في تردد هذه الموجات على تشكيل ما يسمى بألون قوس قزح الجذابة.
الأمواج فوق البنفسجية: من المعروف أن المصدر الرئيسي للموجات فوق البنفسيجية هي الشمس، وتتمتع الشمس بعدد قليل من موجات الضوء المرئي على عكس غيرها من الموجات.
الأشعة السينية: هي عبارة عن موجات تتميز بطاقتها العالية، وتنبعث من الأجسام التي تكون حرارتها مرتفعة بشكل كبير مثل هالة الشمس.
أشعة غاما: هي عبارة عن موجات كهرومغناطيسية يكون ترددها أعلى بكثير من الأشعات السابقة بأنواعها، وتصدر هذه الموجات عن الأجسام ذات الطاقة المرتفعة الهائلة التي تتواجد في الفضاء مثل النجوم النابضة والنجوم النيوترونية. [2]
الموجات الميكانيكية ونقل الطاقة
تعتبر الموجات الميكانيكية عبارة عن اضطرابات في المواد المختلفة يسبب انتقال الطاقة من خلالها، وليس من الممكن القيام بإنشاء أي موجات ميكانيكية بدون أي مصدر للطاقة يساعد على تحفيز هذه المواد، وتحتاج الموجات الميكانيكية إلى وسط حتى تنتقل من خلاله، وذلك سواء كان الوسط سائل أو صلب أو غازي، بشرط أن تنتقل الموجات من خلاله.
ويعتبر الانتقال هو الذي يفرق الموجات الميكانيكية عن الموجات الكهرومغناطيسية التي لا تكون في حاجة إلى وسط حتى تنتقل من خلاله، ويمكن هذه الموجات أن تنتقل بكل سهولة حتى في الخلاء.
وتهتز الجزيئات المختلفة في الوسط المادي خلال مرور الموجات الميكانيكية من خلالها بدون حركة، ومن ثم تنتقل هذه الاضطرابات للجزيئات التي تجاورها وهكذا، وبهذا الشكل تتم عملية انتقال جميع الموجات الميكانيكية من خلال هذا الوسط بدون حركة الجزئيات من مكانها.
خاصية الزمن الدوري للموجات
تُعرف هذه الخاصية في علوم الموجات باسم الزمن الدوري وهي علوم لها تاريخ لسنوات عديدة. إنه عبارة عن زمن يجب أن تتواجد فيه موجة واحدن من الموجات حتى يتم عبور نقطة ما.
وتكون وحدة قياس الزمن الدوري هي الثانية، فمن الممكن التعرف على الزمن الدوري من خلال معرفة عدد الثواني التي تم استغراقها في الموجات المختلفة التي تتصل به.
خاصية طاقة الموجات
هي من الخصائص الهامة التي يمكن أن نتعرف من خلالها على مجموعة من الأمور التي تتعلق بعلم الموجات ومن أهمها التعرف على قياس الطاقة التي يتم انتقالها من الموجات إلى أي جيم آخر أو أي شيء، ومن المعروف أن هذه الطاقة تتناسب بشكل كبير من حيث القياس مع السعة والترددات ومع سرعة الموجة.
الفرق بين الموجات الطولية والمستعرضة
الموجات المستعرضة: في هذا النوع من الموجات تهتز جزيئات الوسط إلى أعلى وإلى أسفل على حسب الجهة التي تنتشر فيها الموجات الميكانيكية المختلفة.
الموجات الطولية: أما عن الموجات الطويلة فتهتز جميع الجزيئات الخاصة بها في الجهة التي تنتشر فيها الموجات الميكانيكية ولكن ذلك يكون للأمام وإلى الخلف أيضًا.
الموجات السطحية: تنتشر هذه الموجات على شكل يشبه الدائرة، وذلك نتيجة حركة الجزيئات الموجودة في الوسط لأعلى ولأسفل وكذلك للخلف وللأمام في نفس الوقت.
ومن الممكن أن يتم اعتماد وتصنيف أنواع الموجات السابق ذكرها وتصنيفها على حسب مجموعة من المعايير الفيزيائية والرياضية، فمثلاً هناك معيار في غاية الأهمية يعتمد بشكل عام على الاتجاه الذي يتم فيه نشر الموجات، وبناء على ذلك يتم تصنيف الموجات بشكل منفضل وقياسها.
أما عن المعيار الثاني فيعتمد على الحاجة الكبيرة إلى الموجة الموجودة في الوسط ومن الممكن أيضًا أن يتم تصنيف هذه الموجات على حسب هذا الوسط، وذلك كما يُعرف في الأمواج الكهرومغناطيسية والموجات الصوتية وكذلك الموجات الميكانيكية.
وجميع هذه الموجات تحتاج بالضرورة إلى وسط حى تنتشر، كما تحتاج إلى وحدات القياس من أجل معرفة القاع والقاعدة الخاصة بالموجة الصوتية وكذلك التعرف على المستوى الصفري، وهذا المستوى تنعدم فيه الحركة بشكل كلي.
وعلى الرغم من أن الموجات الفيزيائية تتعدد إلى حد كبير وتختلف معاييرها على حسب التصنيف، إلا أن الخصائص الوحيدة التي تكون متشابهة بين الموجات ووحدات القياس بأنواعها المختلفة هي المسؤولة عن إظهار أهمية هذه الموجات، وذلك عن طريق التعرف على قاع كل موجة وقاعدتها والمستوى الصفري الخاص به.
رد مع اقتباس
