ما مقدار سرعة الموجة الكهرومغناطيسية المنتقلة في الهواء

كتابة حسام - تاريخ الكتابة: 20 فبراير 2021 , 16:02
ما مقدار سرعة الموجة الكهرومغناطيسية المنتقلة في الهواء

ما مقدار سرعة الموجة الكهرومغناطيسية المنتقلة في الهواء ؟، حيث إن الموجات الكهرومغناطيسية هي شكل من أشكال الطاقة التي تصدرها الجسميات المشحونة، وفي هذا المقال سنتحدث بالتفصيل عن الموجات الكهرومغناطيسية، كما وسنوضح ما هي سرعة هذه الموجات.

ما هي الموجات الكهرومغناطيسية

الموجة الكهرومغناطيسية (بالإنجليزية: Electromagnetic Radiation)، هي الموجات التي تنتشر عبر الفضاء وتحمل طاقة مشعة كهرومغناطيسية، حيث يتكون الإشعاع الكهرومغناطيسي من موجات كهرومغناطيسية، وهي تذبذبات متزامنة للمجالات الكهربائية والمغناطيسية في الفراغ، وتنبعث الموجات الكهرومغناطيسية من الجسيمات المشحونة كهربائياً التي تخضع للتسارع، ويمكن لهذه الموجات أن تتفاعل لاحقاً مع الجسيمات المشحونة الأخرى، مما يؤدي إلى التأثير عليها، حيث تحمل الموجات الكهرومغناطيسية الطاقة والزخم الزاوي بعيداً عن جسيم مصدرها، ويمكن أن تنقل هذه الكميات إلى المادة التي تتفاعل معها، ويرتبط الإشعاع الكهرومغناطيسي بتلك الموجات الكهرومغناطيسية التي تتمتع بحرية الإنتشار دون التأثير المستمر للشحنات المتحركة التي أنتجتها، وذلك لأنها تكون على مسافة مناسبة من تلك الشحنات.

في الواقع يمكن توليد الأشعة الكهرومغناطيسية التي تولد هذه الموجات أما طبيعياً أو صناعياً، حيث إن الموجات  الكهرومغناطيسية الطبيعية هي مثل الضوء والأشعة السينية وأشعة غاما التي تصدر من أنوية الذرات ذات النشاط الإشعاعي، أما صناعياً تكون من خلال الأجهزة التي صنعها الإنسان وتعمل على بث هذه الموجات في الفراغ، حيث إن المجال المغناطيسي المتغير يولد المجال الكهربائي، كما وأن المجال الكهربائي المتغير يولد المجال المغناطيسي.[1]

شاهد ايضاً: يسمى انحراف الموجات عن مسارها حول الشقوق الضيقة

ما مقدار سرعة الموجة الكهرومغناطيسية المنتقلة في الهواء

إن مقدار سرعة الموجة الكهرومغناطيسية المنتقلة في الهواء  هي 2.99712 × 810 متر/ثانية، حيث تنتقل الموجات الكهرومغناطيسية بسرعة الضوء في الفراغ حيث تصل أعلى سرعة لها حوالي 2.99792458 × 810 متر/ثانية، كما ويمكن للموجة الكهرومغناطيسية أن تنتقل عبر أي شيء، سواء كان الهواء أو مادة صلبة أو فراغ، ولا تحتاج هذه الموجات إلى وسيط للإنتقال من مكان إلى آخر، ويمكن حساب سرعة الموجات الكهرومغناطيسية في أي وسيط مادي من خلال قانون سرعة الموجة الكهرومغناطيسية، والذي ينص على أن سرعة الموجة الكهرومغناطيسية تساوي سرعة الضوء مقسومة على جذر ثابت العزل الكهربائي للوسيط، ويمكن كتابة القانون رياضياً على النحو الأتي:[2]

سرعة الموجة الكهرومغناطيسية = سرعة الضوء ÷ √ثابت العزل الكهربائي للوسيط

V = c ÷ √K

حيث إن:

  • V ← هي مقدار سرعة الموجة الكهرومغناطيسية وتقاس بوحدة متر / ثانية.
  • c ← هي ثابت مقدار سرعة الضوء في الفراغ وتساوي حوالي 2.99792458 × 810 متر/ثانية.
  • √K ← هي مقدار الجذر التربيعي لمقدار العزل الكهربائي للوسيط الذي تنتقل فيه الموجة الكهرومغناطيسية.

وعند تعويض الأرقام في السؤال السابق ينتج ما يلي:

سرعة الموجة الكهرومغناطيسية = سرعة الضوء ÷ √ثابت العزل الكهربائي للوسيط
وبما أن مقدار العزل الكهربائي للهواء يساوي 1.00054 فإن الناتج يكون كالأتي:
سرعة الموجة الكهرومغناطيسية = 2.99792458 × 810 ÷ √1.00054
سرعة الموجة الكهرومغناطيسية = 2.99792458 × 810 ÷ 1.0002699
سرعة الموجة الكهرومغناطيسية = 2.99712 × 810 متر/ثانية

شاهد ايضاً: بحث عن الضوء وطاقة الكم

أمثلة على حسابات سرعة الموجة الكهرومغناطيسية

هناك العديد من الأمثلة على سرعة تحرك الموجة الكهرومغناطيسية، وفي ما يلي بعض الأمثلة العملية لحساب هذه السرعة:

  • المثال الأول: حساب سرعة الموجة الكهرومغناطيسية عندما تتحرك في الماء
    طريقة الحل:
    ثابت العزل الكهربائي للماء = 1.77
    سرعة الموجة الكهرومغناطيسية = سرعة الضوء ÷ √ثابت العزل الكهربائي للوسيط
    سرعة الموجة الكهرومغناطيسية = 2.99792458 × 810 ÷ √1.77
    سرعة الموجة الكهرومغناطيسية = 2.99792458 × 810 ÷ 1.330
    سرعة الموجة الكهرومغناطيسية = 2.25337510 × 810 متر/ثانية
  • المثال الثاني: حساب سرعة الموجة الكهرومغناطيسية عندما تتحرك في الزجاج
    طريقة الحل:
    ثابت العزل الكهربائي للزجاج = 4.7
    سرعة الموجة الكهرومغناطيسية = سرعة الضوء ÷ √ثابت العزل الكهربائي للوسيط
    سرعة الموجة الكهرومغناطيسية = 2.99792458 × 810 ÷ √4.7
    سرعة الموجة الكهرومغناطيسية = 2.99792458 × 810 ÷ 2.1679
    سرعة الموجة الكهرومغناطيسية = 1.38283949 × 810 متر/ثانية
  • المثال الثالث: حساب سرعة الموجة الكهرومغناطيسية عندما تتحرك في الماس
    طريقة الحل:
    ثابت العزل الكهربائي للماس= 5.5
    سرعة الموجة الكهرومغناطيسية = سرعة الضوء ÷ √ثابت العزل الكهربائي للوسيط
    سرعة الموجة الكهرومغناطيسية = 2.99792458 × 810 ÷ √5.5
    سرعة الموجة الكهرومغناطيسية = 2.99792458 × 810 ÷ 2.345
    سرعة الموجة الكهرومغناطيسية = 1.27831933 × 810 متر/ثانية
  • المثال الرابع: حساب سرعة الموجة الكهرومغناطيسية عندما تتحرك في السيليكون
    طريقة الحل:
    ثابت العزل الكهربائي للسيليكون = 11.68
    سرعة الموجة الكهرومغناطيسية = سرعة الضوء ÷ √ثابت العزل الكهربائي للوسيط
    سرعة الموجة الكهرومغناطيسية = 2.99792458 × 810 ÷ √11.68
    سرعة الموجة الكهرومغناطيسية = 2.99792458 × 810 ÷ 3.4176
    سرعة الموجة الكهرومغناطيسية =8.7720133 × 710 متر/ثانية

أنواع الموجات الكهرومغناطيسية

تتكون جميع الموجات الكهرومغناطيسية من فوتونات تنتقل عبر الفضاء حتى تتفاعل مع المادة، ليتم إمتصاص بعض الموجات وينعكس البعض الآخر، وفي ما يلي الأنواع الرئيسية للموجات الكهرومغناطيسية في الطبيعة وهي كالأتي:[3]

  • موجات الراديو (بالإنجليزية: Radio Waves): هي الموجات ذات التردد الأدنى في الطيف الكهرومغناطيسي.
  • موجات المايكرويف (بالإنجليزية: Microwaves): هي ثاني أقل موجات تردد في الطيف الكهرومغناطيسي، حيث تستطيع موجات المايكرويف إختراق العوائق التي تتداخل مع موجات الراديو مثل السحب والدخان والمطر.
  • موجات الأشعة تحت الحمراء (بالإنجليزية: Infrared Waves): حيث تقع موجات الأشعة تحت الحمراء في النطاق المتوسط الأدنى للترددات في الطيف الكهرومغناطيسي، ويتراوح حجم موجات الأشعة تحت الحمراء من بضعة مليمترات إلى أطوال مجهرية.
  • أشعة الضوء المرئية (بالإنجليزية: Visible Light Rays): هي الموجات الكهرومغناطيسية التي يستطيع رؤيتها الإنسان.
  • الموجات فوق البنفسجية (بالإنجليزية: Ultraviolet Waves): حيث إن الموجات فوق البنفسجية هي سبب إحتراق الشمس، ويمكن أن تسبب السرطان في الكائنات الحية.
  • الأشعة السينية (بالإنجليزية: X-rays): هي موجات عالية الطاقة بأطوال موجية تتراوح بين 0.03 و 3 نانومتر.
  • أشعة جاما (بالإنجليزية: Gamma Rays): هي الموجات الكهرومغناطيسية ذات التردد العالي، وتنبعث فقط من الأجسام الكونية الأكثر نشاطاً مثل النجوم النابضة والنجوم النيوترونية والثقوب السوداء.

وفي ختام هذا المقال نكون قد عرفنا ما مقدار سرعة الموجة الكهرومغناطيسية المنتقلة في الهواء، كما ووضحنا بالتفصيل ما هي الموجات الكهرومغناطيسية، وذكرنا كيفية حساب سرعة هذه الموجات على حسب الوسيط المادي الذي تنتقل من خلاله، بالإضافة إلى تحديد جميع أنواع الموجات الكهرومغناطيسية.

المراجع

  1. ^ economictimes.indiatimes.com , Definition of Electromagnetic Waves , 20/2/2021
  2. ^ physicsclassroom.com , Propagation of an Electromagnetic Wave , 20/2/2021
  3. ^ sciencing.com , Types of Electromagnetic Waves , 20/2/2021
1414 مشاهدة