الطيف الكهرومغناطيسي فيزياء الصف العاشر | الوحدة الثالثة عشرة
ما هو الطيف الكهرومغناطيسي؟
الطيف الكهرومغناطيسي هو ترتيب لموجات كهرومغناطيسية حسب ترددها وطولها الموجي وقدرتها على الانتشار ونقل الطاقة.
تصنيف الموجات حسب طبيعتها:
- موجات ميكانيكية: تحتاج لوسط مادي للانتقال (مثل: موجات الصوت).
- موجات كهرومغناطيسية: لا تحتاج إلى وسط مادي (مثل: موجات الضوء).
تحليل الضوء الأبيض:
- يمكن تحليل الضوء الأبيض إلى ألوان الطيف السبعة المعروفة:
أحمر، برتقالي، أصفر، أخضر، أزرق، نيلي، بنفسجي. - يحدث التحليل باستخدام منشور زجاجي.
تفسير انكسار الضوء:
- عند انتقال الضوء من الهواء إلى المنشور يتغير اتجاهه.
- الأطوال الموجية المختلفة تنكسر بدرجات متفاوتة.
- اللون البنفسجي ينكسر أكثر، بينما ينكسر اللون الأحمر بدرجة أقل.
العلاقة بين الطيف والحرارة:
- لكل لون من ألوان الطيف الكهرومغناطيسي حرارة مميزة.
- الطيف الأحمر يكون له أطول طول موجي وأقل تردد، وبالتالي يكون أكثر حرارة.
- الطيف البنفسجي يكون له أقصر طول موجي وأعلى تردد، وبالتالي يكون أقل حرارة.
الأشعة تحت الحمراء:
- هي نوع من الإشعاع الكهرومغناطيسي يأتي بعد اللون الأحمر.
- طولها الموجي أكبر من الضوء المرئي.
- تستخدم في أجهزة التحكم عن بعد، وكاميرات الرؤية الليلية، والتصوير الحراري.
الأشعة فوق البنفسجية:
- تأتي بعد اللون البنفسجي في الطيف.
- ذات تردد عالٍ وطول موجي قصير.
- تُعد من مصادر الأشعة الضارة.
- التعرض المفرط لها يؤدي إلى حروق جلدية، وخطر الإصابة بسرطان الجلد.
الطيف الكهرومغناطيسي الكامل:
- يشمل كل الموجات من موجات الراديو إلى أشعة غاما.
- يختلف باختلاف التردد والطول الموجي.
- له نفس سرعة الضوء في الفراغ:
3 × 10⁸ m/s.
العلاقة بين التردد والطول الموجي:
- العلاقة عكسية:
- كلما زاد التردد، قل الطول الموجي.
- كلما زاد الطول الموجي، قل التردد.
أهم ملاحظات سريعة:
- الضوء الأحمر: أكبر طول موجي – أقل تردد.
- الضوء البنفسجي: أقل طول موجي – أعلى تردد.
- كل الإشعاعات الكهرومغناطيسية تسير بسرعة ثابتة في الفراغ.
فيزياء الصف العاشر | استخدامات وأخطار الطيف الكهرومغناطيسي
خصائص عامة للطيف الكهرومغناطيسي:
- كل ألوان الطيف الكهرومغناطيسي لها نفس السرعة في الفراغ:
3 × 10⁸ m/s. - العلاقة بين الطول الموجي والتردد علاقة عكسية، فكلما زاد الطول الموجي قل التردد والعكس صحيح.
لماذا لا يمكن تحديد نهاية أو بداية دقيقة لكل منطقة في الطيف الكهرومغناطيسي؟
لأن الطيف الكهرومغناطيسي هو نطاق مستمر متصل بدون فواصل.
استخدامات موجات الطيف الكهرومغناطيسي:
- موجات الراديو
- تُستخدم في بث الإشارات الإذاعية والتلفزيونية.
- موجات الميكروويف
- في الاتصالات عبر الأقمار الصناعية.
- تستخدم لنقل إشارات الهواتف المحمولة والواي فاي.
- الأشعة تحت الحمراء
- في أجهزة التحكم عن بُعد.
- في كاميرات الرؤية الليلية والتصوير الحراري.
- الضوء المرئي
- يُمثل الجزء الوحيد الذي يمكن رؤيته بالعين المجردة.
- يستخدم في الإضاءة، والتصوير، ورؤية الألوان.
- الأشعة فوق البنفسجية
- تُستخدم في تعقيم المعدات الطبية.
- تدخل في إنتاج فيتامين D في الجلد.
- لها تأثيرات ضارة مثل تلف الخلايا عند التعرض الشديد.
- أشعة إكس (X-Rays)
- تُستخدم في التصوير الطبي للكشف عن العظام والكسور.
- لها القدرة على اختراق الأجسام الصلبة.
- أشعة جاما (γ-Rays)
- تُستخدم في علاج بعض أنواع السرطان (العلاج الإشعاعي).
- تُستخدم لفحص سلامة المواد الفلزية ومحركات الطائرات.
أخطار الأشعة الكهرومغناطيسية:
قد يؤدي التعرض الطويل للإشعاع الكهرومغناطيسي إلى العديد من المخاطر الصحية:
- فقدان البصر
- تسمر الجلد
- حروق جلدية
- الإصابة بسرطان الجلد
خلاصة الدرس:
إن الطيف الكهرومغناطيسي له تطبيقات حياتية وعلمية متعددة، إلا أن استخدامه يجب أن يكون ضمن الحدود الآمنة لتفادي أضراره الصحية، خاصة عند التعامل مع الأشعة ذات الطاقة العالية مثل الأشعة فوق البنفسجية، وأشعة X، وأشعة جاما.
المزيد في الفيزياء الصف العاشر الفصل الثاني:
لا تعليق