تعرف على الأمواج الكهرمغنطيسية Electromagnetic wave Ondes électromagnétiques -إلياس
الأمواج الكهرمغنطيسية
الموجة الكهرمغنطيسية electromagnetic waves هي انتشار اضطراب الحقل الكهربائي المصحوب باضطراب الحقل المغنطيسي . ويكون الحقلان متعامدين فيما بينهما وعموديين على منحى الانتشار propagation (الشكل 1).
وتنتشر الموجة بسـرعة V، تعطى بالعلاقة
ن
و
معاً
حيث Î السماحية permetivity الكهربائية للوسط، و m: نفوذيته permeability المغنطيسية، وتبلغ سرعة انتشار الموجة فيالخلاء C= 3×810 متر/ثانية. والموجة الكهرمغنطيسية عرضانية (منحى الاهتزاز فيها عمودي على منحى الانتشار)، فهي لذلك تُسْتَقْطَب بخلاف الأمواج الطولانية (الأمواج الصوتية) التي لا تقبل الاستقطاب.
وللأمواج الكهرمغنطيسية ما يميز الأمواج عامة، فالطول الموجيl هو المسافة الخطية التي تقطعها الموجة (الحقلانو معاً) في الزمن اللازم للقيام باهتزازة كاملة والذي يسمى الدور T، أي أن l=VT حيث V: سرعة انتشار الموجةالكهرمغنطيسية في الوسط المعتبر. أما تردد (تواتر) الموجة الكهرمغنطيسية فهو عدد الاهتزازات في واحدة الزمن (الثانية)، أي أن
تحتل الأمواج الكهرمغنطيسية مجالاً واسعاً يمتد من الموجات الراديوية والهرتزية، والتي هي أطولها موجة، إلى أشعة غاماg وهي أقصرها موجة. ويبين الشكل 2 تصنيف هذه الأمواج بدلالة الطول الموجي lفي الخلاء مقدراً بالأمتار، وبدلالة تردداتها مقدرة بالهرتز. ويظهر في هذا الشكل الاشتراك في الطول الموجي.
تصنيف الموجات الكهرمغنطيسية بدلالة طول الموجة l في الخلاء مقدراً بالأمتار
إن الأمواج الكهرمغنطيسية، بأصنافها كلها، تتفق فيما بينها بالخواص العامة للأمواج (الانتشار، والانعكاس، والانكسار، والتداخل، والانعراج، والاستقطاب وغيرها). ويمكن استنتاج هذه الخواص من معادلات مكسويل[ر]. ولكن أصناف الأمواج الكهرمغنطيسية تختلف فيما بينها من حيث مصدرها ومنشؤها ومن حيث كشفها. فالأمواج الراديوية والهرتزية تولدها هزَّازات إلكترونية أو حركة الجسيمات المشحونة في حقول مغنطيسية، والضوء المرئي وغير المرئي تولده الأجسام المتوهجة والغازات المتأينة (المتشردة) وينشأ عن تغير في حالات الطاقة للذرات والجزيْئات، والأشعة السينية تنشأ عن اصطدام إلكترونات سريعة ذات طاقة عالية بمادةٍ ما في شروط معينة، وأشعة غاما تصدر تلقائياً من العناصر ذات النشاط الإشعاعي وتنشأ عن تفكك disintegration هذه العناصر.
طاقة الأمواج الكهرمغنطيسية
إذا كان الحقل الكهربائي في نقطة ما يساوي E وكان الحقل المغنطيسي يساوي H، فإن الطاقة الكهرمغنطيسية W في واحدة الحجوم تعطى بالعلاقة التالية:w= Î E2 ولما كان:
أمكن أن يكتب أيضاً
إن هذه الطاقة ترافق الحقلين و، فهي إذاً تنتقل بسرعتهما C في الخلاء. لهذا يمكن أن تُمثَّل اتجاهياً باستعمال متجه بويْنتِنْغ Poynting، وهو
=´ و ، باستقامة C وبالاتجاه نفسه. وينتج من ذلك أن:
إن هذا التمثيل الموجي للطاقة غير كاف لتفسير كل الظواهر المتصلة بالأمواج الكهرمغنطيسية ولاسيما الظاهرة الكهربائية الضوئية[ر]. فهذه الظاهرة لا يمكن تفسيرها إلا على أساس من أن الضوء يتكون من جسيمات (فوتونات) إذا اصطدمت بمادة ما في شروط معينة، اقتلعت منها بعض إلكتروناتها، لذلك ينبغي أن يُشرَك مع هذا التمثيل تمثيل مكممquantised، أي أن تجزأ الطاقة إلى حبيبات هي الفوتونات، حيث ينقل كل فوتون[ر] منها طاقة تساوي e = hf، ويدل f على تردد الموجة الكهرمغنطيسية و h على ثابت بلانك.
إلياس أبو عسلي