أي إشعاع كهرومغناطيسي له أطول طول موجي. الإشعاع الكهرومغناطيسي في نطاقات الطول الموجي المختلفة. مفهوم تأثير الاحتباس الحراري. الأشعة تحت الحمراء والموجات الراديوية للأجرام السماوية

موجات كهرومغناطيسية، متحمس بأجسام مشعة مختلفة ، جسيمات مشحونة ، ذرات ، جزيئات ، هوائيات ، إلخ. اعتمادًا على طول الموجة ، تتميز أشعة جاما والأشعة السينية والأشعة فوق البنفسجية والضوء المرئي والأشعة تحت الحمراء وموجات الراديو والتذبذبات الكهرومغناطيسية منخفضة التردد.

قد يبدو من المدهش أن الظواهر الفيزيائية المختلفة على ما يبدو لها أساس مشترك. في الواقع ، ما هو الشيء المشترك بين قطعة من المواد المشعة ، وأنبوب الأشعة السينية ، ومصباح تفريغ غاز الزئبق ، ومصباح يدوي ، وموقد دافئ ، ومحطة بث إذاعي ، ومولد تيار متناوب متصل بخط كهرباء؟ ومع ذلك ، بين الفيلم والعين والمزدوجة الحرارية وهوائي التلفزيون وجهاز استقبال الراديو. ومع ذلك ، تتكون القائمة الأولى من المصادر ، والثانية - من مستقبلات الإشعاع الكهرومغناطيسي. تأثير أنواع مختلفةيختلف الإشعاع على جسم الإنسان أيضًا: تخترقه أشعة جاما والأشعة السينية ، مما يتسبب في تلف الأنسجة ، ويسبب الضوء المرئي إحساسًا بصريًا في العين ، والأشعة تحت الحمراء ، والسقوط على جسم الإنسان ، وتسخينه ، وموجات الراديو ، وانخفاض - التذبذبات الكهرومغناطيسية الترددية لا تؤثر على جسم الإنسان إطلاقاً. على الرغم من هذه الاختلافات الواضحة ، فإن جميع أنواع الإشعاع المسماة هي ، في جوهرها ، جوانب مختلفة لظاهرة واحدة. أنظر أيضاضوء؛ يتراوح؛ الأشعة السينية.

يتكون التفاعل بين المصدر والمستقبل رسميًا من حقيقة أنه مع أي تغيير في المصدر ، على سبيل المثال ، عند تشغيله ، يكون هناك بعض التغيير في جهاز الاستقبال. لا يحدث هذا التغيير على الفور ، ولكن بعد مرور بعض الوقت ، ويتفق كميًا مع فكرة أن شيئًا ما ينتقل من المصدر إلى المستقبل بسرعة عالية جدًا. تُظهر النظرية الرياضية المتطورة ومجموعة كبيرة ومتنوعة من البيانات التجريبية أن التفاعل الكهرومغناطيسي بين المصدر والمستقبل المفصول بفراغ أو غاز مخلخل يمكن تمثيله كموجات تنتشر من المصدر إلى المستقبل بسرعة الضوء. مع.

سرعة الانتشار في الفضاء الحر هي نفسها لجميع أنواع الموجات الكهرومغناطيسية من أشعة غاما إلى موجات التردد المنخفض. لكن عدد التذبذبات لكل وحدة زمنية (أي التردد F) على مدى واسع جدًا: من بضع اهتزازات في الثانية للموجات الكهرومغناطيسية منخفضة التردد إلى 1020 ذبذبة في الثانية في حالة الأشعة السينية وأشعة جاما. نظرًا لأن الطول الموجي (أي المسافة بين قمم الموجات المجاورة ؛ الشكل 1) يُعطى بواسطة ل = ج/F، كما أنها تختلف على مدى واسع ، من عدة آلاف من الكيلومترات للتذبذبات منخفضة التردد إلى 10 14 مترًا للأشعة السينية وأشعة جاما. هذا هو السبب في أن تفاعل الموجات الكهرومغناطيسية مع المادة يختلف اختلافًا كبيرًا في أجزاء مختلفة من طيفها. ومع ذلك ، فإن كل هذه الموجات مرتبطة ببعضها البعض ، مثل تموجات المياه ذات الصلة ، والأمواج على سطح البركة وأمواج المحيط العاصفة ، والتي تؤثر أيضًا على الكائنات في مسارها بطرق مختلفة. تختلف الموجات الكهرومغناطيسية اختلافًا كبيرًا عن الموجات الموجودة على الماء وعن الصوت في أنها يمكن أن تنتقل من مصدر إلى جهاز استقبال عبر الفراغ أو الفضاء بين النجوم. على سبيل المثال ، تؤثر الأشعة السينية المتولدة في أنبوب مفرغ على فيلم فوتوغرافي يقع بعيدًا عنه ، بينما لا يمكن سماع صوت الجرس الموجود أسفل غطاء المحرك إذا تم ضخ الهواء من أسفل الغطاء. ترى العين أشعة الضوء المرئي القادمة من الشمس ، والهوائي الموجود على الأرض يستقبل الإشارات اللاسلكية لمركبة فضائية بعيدة لملايين الكيلومترات. وبالتالي ، لا يلزم وجود وسيط مادي ، مثل الماء أو الهواء ، لانتشار الموجات الكهرومغناطيسية.

كروفورد ف. أمواج. م ، 1976
Akhiezer A.I. ، Akhiezer I.A. الكهرومغناطيسية والموجات الكهرومغناطيسية. م ، 1985

يجد " الاشعاع الكهرومغناطيسي" على

الاشعاع الكهرومغناطيسي
الموجات الكهرومغناطيسية التي تثيرها الأجسام المشعة المختلفة - الجسيمات المشحونة ، والذرات ، والجزيئات ، والهوائيات ، وما إلى ذلك ، اعتمادًا على الطول الموجي ، تتميز أشعة جاما ، والأشعة السينية ، والأشعة فوق البنفسجية ، والضوء المرئي ، والأشعة تحت الحمراء ، وموجات الراديو ، والتذبذبات الكهرومغناطيسية منخفضة التردد . قد يبدو من المدهش أن الظواهر الفيزيائية المختلفة على ما يبدو لها أساس مشترك. في الواقع ، ما هو الشيء المشترك بين قطعة من المواد المشعة ، وأنبوب الأشعة السينية ، ومصباح تفريغ غاز الزئبق ، ومصباح يدوي ، وموقد دافئ ، ومحطة بث إذاعي ، ومولد تيار متناوب متصل بخط كهرباء؟ ومع ذلك ، بين الفيلم والعين والمزدوجة الحرارية وهوائي التلفزيون وجهاز استقبال الراديو. ومع ذلك ، تتكون القائمة الأولى من المصادر والثانية من مستقبلات الإشعاع الكهرومغناطيسي. تختلف أيضًا تأثيرات أنواع مختلفة من الإشعاع على جسم الإنسان: تخترق أشعة جاما والأشعة السينية ذلك ، مما يتسبب في تلف الأنسجة ، ويسبب الضوء المرئي إحساسًا بصريًا في العين ، والأشعة تحت الحمراء ، والسقوط على جسم الإنسان ، وتسخينه. ، وموجات الراديو والتذبذبات الكهرومغناطيسية منخفضة التردد من قبل جسم الإنسان ولا يشعر بها على الإطلاق. على الرغم من هذه الاختلافات الواضحة ، فإن كل هذه الأنواع من الإشعاع هي في جوهرها جوانب مختلفة لظاهرة واحدة.
أنظر أيضا
ضوء ؛
يتراوح ؛
الأشعة السينية. يتكون التفاعل بين المصدر والمستقبل رسميًا من حقيقة أنه مع أي تغيير في المصدر ، على سبيل المثال ، عند تشغيله ، يكون هناك بعض التغيير في جهاز الاستقبال. لا يحدث هذا التغيير على الفور ، ولكن بعد مرور بعض الوقت ، ويتفق كميًا مع فكرة أن شيئًا ما ينتقل من المصدر إلى المستقبل بسرعة عالية جدًا. تُظهر النظرية الرياضية المتطورة ومجموعة كبيرة ومتنوعة من البيانات التجريبية أن التفاعل الكهرومغناطيسي بين المصدر والمستقبل ، مفصولًا بفراغ أو غاز مخلخل ، يمكن تمثيله كموجات تنتشر من المصدر إلى المستقبل بسرعة الضوء ج. سرعة الانتشار في الفضاء الحر هي نفسها لجميع أنواع الموجات الكهرومغناطيسية من أشعة غاما إلى موجات التردد المنخفض. لكن عدد التذبذبات لكل وحدة زمنية (أي التردد f) يختلف على مدى واسع جدًا: من بضع اهتزازات في الثانية للموجات الكهرومغناطيسية منخفضة التردد إلى 1020 ذبذبة في الثانية في حالة الأشعة السينية وأشعة جاما. نظرًا لأن الطول الموجي (أي المسافة بين حدبات الموجة المجاورة ؛ الشكل 1) يُعطى بالتعبير l = c / f ، فإنه يختلف أيضًا على مدى واسع - من عدة آلاف من الكيلومترات للتذبذبات منخفضة التردد إلى 10-14 م للأشعة السينية وأشعة جاما. هذا هو السبب في أن تفاعل الموجات الكهرومغناطيسية مع المادة يختلف اختلافًا كبيرًا في أجزاء مختلفة من طيفها. ومع ذلك ، فإن كل هذه الموجات مرتبطة ببعضها البعض ، مثل تموجات المياه ذات الصلة ، والأمواج على سطح البركة وأمواج المحيط العاصفة ، والتي تؤثر أيضًا على الكائنات في مسارها بطرق مختلفة. تختلف الموجات الكهرومغناطيسية اختلافًا كبيرًا عن الموجات الموجودة على الماء وعن الصوت في أنها يمكن أن تنتقل من مصدر إلى جهاز استقبال عبر الفراغ أو الفضاء بين النجوم. على سبيل المثال ، تؤثر الأشعة السينية المتولدة في أنبوب مفرغ على فيلم فوتوغرافي يقع بعيدًا عنه ، بينما لا يمكن سماع صوت الجرس الموجود أسفل غطاء المحرك إذا تم ضخ الهواء من أسفل الغطاء. ترى العين أشعة الضوء المرئي القادمة من الشمس ، والهوائي الموجود على الأرض يستقبل الإشارات اللاسلكية لمركبة فضائية بعيدة لملايين الكيلومترات. وبالتالي ، لا يلزم وجود وسيط مادي ، مثل الماء أو الهواء ، لانتشار الموجات الكهرومغناطيسية.

مصادر الإشعاع الكهرومغناطيسي.على الرغم من الفروق الفيزيائية ، في جميع مصادر الإشعاع الكهرومغناطيسي ، سواء كانت مادة مشعة أو مصباحًا متوهجًا أو جهاز إرسال تلفزيوني ، فإن هذا الإشعاع يتم تحفيزه بواسطة الشحنات الكهربائية التي تتحرك مع التسارع. هناك نوعان رئيسيان من المصادر. في المصادر "المجهرية" ، تقفز الجسيمات المشحونة من مستوى طاقة إلى آخر داخل الذرات أو الجزيئات. المشعات من هذا النوع تصدر أشعة جاما ، وأشعة سينية ، وفوق بنفسجية ، ومرئية ، وأشعة تحت حمراء ، وفي بعض الحالات إشعاعات ذات طول موجي أطول (مثال على هذا الأخير هو الخط الموجود في طيف الهيدروجين المقابل لطول موجي يبلغ 21 سم ، والذي يلعب دورًا مهمًا. دور في علم الفلك الراديوي). يمكن أن تسمى مصادر النوع الثاني بالعين المجردة. في نفوسهم ، تؤدي الإلكترونات الحرة للموصلات تذبذبات دورية متزامنة. يمكن أن يحتوي النظام الكهربائي على مجموعة متنوعة من التكوينات والأحجام. تولد الأنظمة من هذا النوع إشعاعًا في نطاق من المليمتر إلى الموجات الأطول (في خطوط الكهرباء). تنبعث أشعة جاما تلقائيًا أثناء تحلل نوى ذرات المواد المشعة ، مثل الراديوم. في هذه الحالة ، تحدث عمليات معقدة من التغييرات في بنية النواة ، المرتبطة بحركة الشحنات. يتم تحديد التردد المتولد f من خلال الفرق بين الطاقات E1 و E2 لحالتين للنواة: f = (E1 - E2) / h ، حيث h هو ثابت بلانك.
أنظر أيضا PLANK ثابت. تحدث الأشعة السينية عندما يتم قصف سطح الأنود المعدني (مضاد الكاثود) في فراغ بإلكترونات عالية السرعة. تبطئ هذه الإلكترونات بسرعة في مادة الأنود ، وتنبعث منها ما يسمى بـ bremsstrahlung ، والتي لها طيف مستمر ، وإعادة الهيكلة التي تحدث نتيجة للقصف الإلكتروني الهيكل الداخليذرات الأنود ، ونتيجة لذلك تنتقل الإلكترونات الذرية إلى حالة ذات طاقة أقل ، مصحوبة بانبعاث ما يسمى بالإشعاع المميز ، والذي يتم تحديد تردداته بواسطة مادة الأنود. تعطي نفس التحولات الإلكترونية في الذرة إشعاعًا فوق بنفسجي وضوءًا مرئيًا. أما بالنسبة للأشعة تحت الحمراء ، فعادةً ما تكون نتيجة التغيرات التي لها تأثير ضئيل على البنية الإلكترونية وترتبط بشكل أساسي بالتغيرات في سعة الاهتزازات وزخم دوران الجزيء. يوجد في مولدات التذبذبات الكهربائية "دائرة تذبذبية" من نوع أو آخر ، تؤدي فيها الإلكترونات تذبذبات قسرية بتردد يعتمد على تصميمها وحجمها. يتم إنشاء أعلى الترددات المقابلة لموجات المليمتر والسنتيمتر بواسطة الكليسترونات والمغنيترونات - وهي أجهزة تفريغ ذات رنانات تجويف معدني ، وهي اهتزازات يتم تحفيزها بواسطة التيارات الإلكترونية. في المذبذبات ذات التردد المنخفض ، تتكون الدائرة التذبذبية من مغو (الحث L) ومكثف (السعة C) ويتم تحفيزها بواسطة أنبوب أو دائرة ترانزستور. يتم إعطاء التردد الطبيعي لمثل هذه الدائرة ، والذي يكون قريبًا من الطنين عند التخميد المنخفض ، من خلال التعبير

.