طيف كهرومغناطيسي
الطّيف الكهرومغناطيسي (ك م) هوالمدى الكلّي للإشعاعات الكهرومغناطيسية بجميع تردداتها . "الطّيف الكهرومغناطيسي" (يسمى عادة بالطّيف فقط ) الصادر لجسم وهوالتّوزيع المميّز للإشعاع الكهرومغناطيسي من ذلك الجسم.
يمتد الطّيف الكهرومغناطيسي من أول الترددات المنخفضة ، مثل الترددات المستخدمة في الرّاديو (في نهاية طول الموجة الطويلة) ، عبر الترددات المتوسطة ، مثل ترددات أشعة الضوء ، إلى الترددات العالية ، مثل أشعة إكس وتنتهي ، بأشعة جاما المتنوعة (في نهاية طول الموجات القصيرة جدا). وهويغطي في مداه من أول أطوال موجة تقدر بآلاف الكيلومترات إلى أطوال موجات في حجم الذرّة وأصغر من ذلك . ويـُعتبر أنّ حدَّ طول الموجة القصيرِ مقاربا لطول بلانك ، وحدّ طولِ الموجة الطويل هوحجم الكون كله. (شاهد فهم الفضاء الطّبيعي)،
الطيف تعبير عن التمثيل العام للأمواج الكهرومغناطيسية. ونهتم عادة في البحث الفهمي بأطياف العناصر حيث يتميز جميع عنصر بطيف مميز له مثل بصمة الإصبع عند الأشخاص ، ويظهر في هيئة خطوط ضوئية منوازية متجاورة ذات ألوان مختلفة مميزة . والطيف يقع في المجال المرئي من الطيف الكهرومغناطيسي ، بين الضوء الأحمر وله طول موجة نحو700 نانومتر والضوء البنفسجي وله طول موجة 400 نانومتر ( انظر الشكل أسفله).
ويتكون الطيف الكهرومغناطيسي من أمواج:
- الراديو
- المايكروويف
- التيراهيرتز
- تحت الحمراء
- الطيف المرئي
- فوق البنفسجية
- أشعة السينية
- أشعة جاما
وتضم هذه المجموعات الرئيسية مجموعات تحتية ثانوية أخرى.
يتكون الطيف الكهرومغناطيسي من مجموعات من الموجات لها نفس الخصائص إلا أنها تختلف في أطوالها الموجية وفي تردداتها. كما في الشكل:
1- المجموعات اللاسلكية ( الراديوية ).
2- الأشعة تحت الحمراء.
3- موجات الطيف المرئي.
4- موجات الأشعة فوق البنفسجية.
5- موجات الأشعة السينية.
6- موجات أشعة جاما.
والجدول أدناه يمثل هذه الموجات وبعض خصائصها. الطيف الكهرومغناطيسي
المجموعة
الطول الموجي ( l ) التردد ( هيرتز ) الطاقة ( إلكترون فولت )
الموجات الراديوية
> 910 < ثلاثة × 910 < 510
الميكرويف
610 - 910 3 × 910 - ثلاثة ×1210 -510 - 0.01
الأشعة تحت الحمراء
7000 - 610 3 × 1210 - 4.3 × 1410 0.01 - 2
الطيف المرئي
4000 - 7000 4.3 ×1410 - 7.5 ×1410 2 - 3
الأشعة فوق البنفسجية
4000 - 10 7.5 × 1410 - ثلاثة × 1710 3 - 310
الأشعة السينية
10 - 0.1 3 × 1710 - ثلاثة × 1910 310 - 510
أشعة غاما
< 0.1 > ثلاثة × 1910 > 510
يرتبط تردد الموجة مع طولها الموجي بالعلاقة التالية :
سرعة الانتشار = طول الموجة × التردد وبما حتى سرعتها ثابتة وهي سرعة الضوء في الفراغ ( أوالهواء ) = ثلاثة × 810 م / ث.
إذاً :
س = l × ت د حيث : س : سرعة الضوء في الفراغ = ثلاثة × 810 م / ث. l : طول الموجة. ت د : تردد الموجة.
وتستخدم هذه الموجات في عمليات الإرسال اللاسلكي مثل : 1- الإرسال الإذاعي 2- الإرسال التلفازي 3- الرادار 4- توجيه الطائرات والسفن 5- موجات مركبات الفضاء
ويختلف طول موجات اللاسلكي المستخدمة في جميع من هذه الأغراض. وأطولها موجات الإذاعة ( موجات طويلة ومتوسطة وقصيرة )، وأقصرها موجات الرادار وموجات مركبات الفضاء والتي تسمى بالموجات الدقيقة ( Micro Waves ) .
- تزداد قدرة الموجات اللاسلكية على اختراق طبقات الهواء المتأينة حدثا ازداد ترددها، لذلك تستخدم الموجات القصيرة ( عالية التردد ) في الموجات السماوية بهدف تغطية مساحات أوسع.
وحدثا كانت الموجات عالية التردد، حدثا استطاعت النفاذ إلى الفضاء الخارجي، مثل : موجات التلفاز والردار، لذلك يمكن الاستفادة من الموجات اللاسلكية القصيرة جداً ( الموجات الدقيقة Microwave ) في الاتصال بالأقمار الصناعية ومركبات الفضاء لقدرتها على اختراق جميع الطبقات المتأينة إلى الفضاء الخارجي.
الأشعة تحت الحمراء هي أشعة غير مرئية لكننا نحس بوجودها عن طريق الحرارة المتولدة عنها، وتظهر في الطيف الكهرومغناطيسي بنهاية الطيف المرئي ويتراوح طولها الموجي بين 0.7 إلى 1 ميكروميتر.
يمكن دراسة أسطح الأجسام ومكوناتها عن طريق الأشعة تحت الحمراء، كما يمكن استخدامها في دراسة أنواع الصخور والمعادن المكونة لأسطح الأجسام في التصوير.
يعتمد إشعاع الجسم للأشعة الحمراء على ما يلي : 1- طبيعة سطح الجسم. 2- درجة حرارة الجسم.
