أنواع الموجات الكهرومغناطيسية: ترتيب الطيف وما تشترك فيه

الترتيب من الأطول موجة إلى الأقصر

الترتيب هنا من طول موجي أكبر وتردد أقل إلى طول موجي أصغر وتردد أعلى. بعض التسميات قد تتداخل بحسب الاصطلاح وطريقة إنتاج الإشعاع، والميكروويف يعد جزءًا من نطاق الراديو الأوسع في بعض التصنيفات. ^[1][3]

السرعة والتردد والطول الموجي

التردد عدد الدورات في الثانية، ووحدته الهرتز. والطول الموجي المسافة بين نقطتين متماثلتين متتاليتين، مثل قمتين. في الفراغ تجمعهما العلاقة c = fλ، حيث c سرعة الضوء و f التردد و λ الطول الموجي. ^[2][3]

نستعمل في حساباتنا c ≈ 3 × 10⁸ m/s. عند هذه السرعة الثابتة، زيادة التردد تعني نقص الطول الموجي. لا نستنتج أن غاما أسرع من الراديو في الفراغ لمجرد أن ترددها أعلى.

مثالان على حساب الطول الموجي

لموجة ترددها 100 ميغاهرتز في الفراغ نحول إلى الهرتز: 100 MHz = 10⁸ Hz. ثم نحسب λ = c/f = (3 × 10⁸)/(10⁸) = 3 m.

ولموجة ترددها 1 غيغاهرتز، أي 10⁹ Hz، يصبح λ = (3 × 10⁸)/(10⁹) = 0.3 m. ازداد التردد عشر مرات في المثال الثاني، فصار الطول الموجي عُشر الأول. هذه أمثلة حسابية، ولا تحدد نطاق تشغيل جهاز بعينه.

إذا كانت الموجة داخل مادة، نستخدم سرعة انتشارها في ذلك الوسط عند الحاجة، ولا نستبدلها تلقائيًا بسرعة الفراغ. ذكر الوسط جزء من اختيار القانون الصحيح.

لماذا نحتاج أجهزة مختلفة للرصد؟

العين تستجيب لجزء محدود من الطيف، لا لكل الإشعاع الكهرومغناطيسي. هوائي الراديو وكاشف الأشعة السينية والكاميرا المرئية تتعامل مع أجزاء مختلفة، لذلك قد يقدم رصد الجسم نفسه في أكثر من نطاق معلومات مختلفة. ^[1]

كذلك تختلف استجابة المادة للنطاقات: يمكن أن تمر بعض الأطوال الموجية بينما تمتص أو تعكس غيرها. لهذا لا تكفي كلمة «شفاف» دون تحديد الإشعاع المقصود؛ الشفافية للمرئي لا تضمن المرور في كل الطيف. ^[3]

ما الذي لا يعد من هذا الطيف؟

الصوت موجة ميكانيكية تحتاج إلى وسط ينقل الاضطراب. لا تضفه إلى جدول الموجات الكهرومغناطيسية لأنه يستعمل التردد والطول الموجي أيضًا. الاشتراك في مصطلحات الموجات لا يجعل الظاهرتين نوعًا واحدًا. ^[2]

وعند مقارنة النطاقات اسأل: هل المقصود سرعة الانتشار، أم التردد، أم الطول الموجي، أم طاقة الفوتون؟ الفصل بين هذه الأسئلة يمنع تحويل ترتيب الطيف إلى أحكام عامة عن كل مادة وكل جهاز.