منو
 کاربر Online
804 کاربر online
تاریخچه ی: امواج الکترومغناطیسی

در حال مقایسه نگارشها

نگارش واقعی نگارش:1

دید کلی

در مکانیک کلاسیک و ترمودینامیک تلاش ما بر این است که کوتاهترین وجمع و جورترین معادلات یا قوانین را که یک موضع را تا حد امکان بطور کامل تعریف می‌کنند معرفی کنیم. در مکانیک به قوانین حرکت نیوتن و قوانین وابسته به آنها ، مانند قانون گرانش نیوتن، و در ترمودینامیک به سه قانون اساسی ترمودینامیک رسیدیم. در مورد الکترومغناطیس ، معادلات ماکسول به عنوان مبنا تعریف می‌شود. به عبارت دیگر می‌توان گفت که معادلات ماکسول توصیف کاملی از الکترو‌مغناطیس بدست می‌دهد و علاوه برآن اپتیک را به صورت جزء مکمل الکترومغناطیس پایه گذاری می‌کند. به ویژه این معادلات به ما امکان خواهد داد تا ثابت کنیم که سرعت نور در فضای آزاد طبق رابطه (C = 1/√μ0 ε0) به الکترومغناطیس|کمیتهای صرفا الکتریکی و مغناطیسی مربوط می‌شود.

یکی از نتایج بسیار مهم معادلات ماکسول ، مفهوم طیف الکترومغناطیسی است که حاصل کشف تجربی موج رادیویی است. قسمت عمده فیزیک امواج الکترومغناطیسی را از چشمه‌های ماورای زمین دریافت می‌کنیم و در واقع همه آگاهیهای که درباره جهان داریم از این طریق به ما می‌رسد. بدیهی است که فیزیک امواج الکترومغناطیسی خارج از زمین در گسترده نور مرئی از آغاز خلقت بشر مشاهده شده‌اند.



img/daneshnameh_up/3/36/EM-wave.gif

تعریف امواج الکترومغناطیسی

امواج الکترومغناطیسی یک رده از امواج است که دارای مشخصات زیر است:


  • امواج الکترومغناطیسی دارای ماهیت و سرعت یکسان هستند و فقط از لحاظ فرکانس ، یا طول موج باهم تفاوت دارند
  • در طیف امواج الکترومغناطیس هیچ شکافی وجود ندارد. یعنی هر فرکانس دلخواه را می‌توانیم تولید کنیم.
  • برای مقیاسهای بسامد یا طول موج ، هیچ حد بالا یا پائین تعیین شده‌ای وجود ندارد.
  • از جمله منابع زمینی امواج الکترومغناطیسی می‌توان به امواج دستگاه رله تلفن ، چراغهای روشنایی و نظایر آن اشاره کرد.
  • این امواج برای انتشار خود نیاز به محیط مادی ندارند.
  • قسمت عمده این فیزیک امواج دارای منبع فرازمینی هستند.
  • امواج الکترومغناطیسی جزو امواج عرضی هستند.

گستره امواج الکترومغناطیسی

امواج الکترومغناطیسی از طولانی‌ترین موج رادیویی ، با طول موج‌های معادل چندین کیلومتر ، شروع شده پس از گذر از موج رادیویی متوسط و کوتاه تا نواحی کهموج ، فروسرخ و مرئی امتداد می‌یابد. بعد از ناحیه مرئی فرابنفش قرار دارد که خود منتهی به نواحی اشعه ایکس ، اشعه گاما و اشعه کیهانی می‌شود. نموداری از این طیف که در آن نواحی قراردادی طیفی نشان داده می‌شوند در شکل آمده است که این تقسیم بندی‌ها جز برای ناحیه دقیقا تعریف شده مرئی لزوما اختیاری‌اند.



img/daneshnameh_up/3/30/amvajeletom001.jpg

یکاهای معروف فیزیک امواج الکترومغناطیسی

  • طول موج λ بنا به تناسب مورد ، برحسب متر و همچنین میکرون یا میکرومتر μm ، واحد آنگستروم A و واحد ایکس XU نشان داده می‌شود.

  • با بکار بردن متر به عنوان واحد طول ، طول موجهای نوری بایستی بنا به تناسب برحسب ، nm سنجیده شوند، ولی هنوز آنگستروم یک واحد رسمی بوده و به عنوان متداول ترین واحد در طیف نمایی بکار برده می‌شود.

  • واحد XU ابتدا به شکل مستقل طوری تعریف شده بود که رابطه آن با آنگستروم به صورت 1A = XU 1002.060بود. این واحد اکنون دقیقا معادل 10-10 یا m 10-13 تعریف شده است.

  • علی رغم طبقه بندی عمومی تابش با طول موج ، کمیت مهم از نظر ساختار اتمی و مولکولی فرکانس <ν = c/λvacΔE = hv به اختلاف انرژی ΔE بین دو حالت ساکن دستگاه مربوط است. در طول موجهای کوتاهتر مناسب‌تر آن است که به جای ν واحد متناسب با آن یعنی عدد موجی δ = 1/λvac = c/v جایگزین شود. مؤلفین مختلف واحدهای مختلفی را برای عدد موجی مانند ΄ν ، K و δ بکار می‌برند که همگی یکسان‌اند، در این بحث علامت δ انتخاب شده است، زیرا امکان اشتباه آن با خود ν و یا سایر ثابتها کم است.

  • واحد عدد موجی یک بر سانتیمتر است که گاهی کایزر (K) نامیده می‌شود. واحد کوچکتر آن میلی کایزر است که (mk) واحد مناسبی برای ساختار فوق ریز و کارهای مربوط به عرض خطی است. هر چند که متخصصین طیف نمایی فرکانس رادیویی برای این قبیل کمیتها واحد فرکانس یعنی MHz را بکار می‌برند (MHz 29.979=mk 1 ).

  • انرژی موج را بر حسب واحد الکترون ولت (ev) بیان می‌کنند که انرژیهای فوتونی خیلی بالا (مربوط به طول موجهای خیلی کوتاه) یک الکترون ولت معادل 1.6x10-19J است.

طیف نمایی و امواج الکترومغناطیسی

  • ناحیه مرئی یا نور مرئی (4000-7500 آنگستروم) توسط نواحی فروسرخ از طرف طول موجهای بلند ، فرابنفش از طرف طول موجهای کوتاه ، محصور شده است. معمولا این نواحی به قسمتهای فروسرخ و فرابنفش دور و نزدیک ، با محدوده‌هایی به ترتیب در حدود 30 میکرومتر و 2000 آنگستروم تقسیم می‌شوند که نواحی مزبور دارای شفافیت نوری برای موادی شفاف از جمله منشورها و عدسیها می‌باشند.

  • تا این اواخر ناحیه مرئی متشکل از فروسرخ تا فرابنفش نور توسط گافهایی از نواحی رادیویی و اشعه ایکس سوا می‌شدند که در آنها بر انگیزش و آشکار سازی تابش با طول موجهای متناسب ممکن نبوده است. اختراع رادار در سالهای جنگ (45 - 1938) راه ورود به نواحی امواج خیلی کوتاه رادیویی یا کهموج را باز کرد، در حالی که در همان زمان طیف شناسان فروسرخ دامنه فعالیت خود را تا به نواحی طول موجهای بلندتر توسعه می‌دادند. این دو ناحیه هم اکنون ابعاد کوچکتر از میلیمتر روی هم می‌افتند.

  • گاف طول موج کوتاه ، بخاطر جالب بودنش برای متخصصین فیزیک پلاسما و اختر فیزیک به خوبی پر شده است. هم اکنون حدود طیف نمایی نوری به زیر 2 آنگستروم رسیده است در حالی که مرز پرتوهای ایکس نرم تا 50 آنگستروم می‌رسند. تشخیص بین پرتو نوری و پرتو ایکس ، در ناحیه پوشش فوق الذکر بر منشأ خطوط طیفی مبتنی است.

  • طیف نمایی نوری با گذار‌های الکترونهای خارجی یا ظرفیتی و طیف نمایی اشعه ایکس با گذارهای الکترونهای داخلی مربوط می‌کند. طیفهای نوری ، طول موجهای خیلی کوتاه از الکترونهای خارجی عناصری با درجه یونش بسیار بالا بوجود می‌آیند.



تصویر

کاربرد‌های امواج الکترومغناطیسی

مباحث مرتبط با عنوان


دید کلی

در مکانیک کلاسیک و ترمودینامیک تلاش ما بر این است که کوتاهترین وجمع و جورترین معادلات یا قوانین را که یک موضع را تا حد امکان به طور کامل تعریف می کنند معرفی کنیم. در مکانیک به قوانین حرکت نیوتن و قوانین وابسته به آنها ، مانند قانون گرانش نیوتن، و در ترمودینامیک به سه قانون اساسی ترمودینامیک رسدیم. در مورد الکترو مغناطیس، معادلت ماکسول به عنوان مبنا تعریف می شود. به عبارت دیگر می توان گفت که معادلات ماکسول توصیف کاملی از الکترو مغناطیس به دست می دهد و علاوه برآن اپتیک را به صورت جزمکمل الکترو مغناطیس پایه گذاری می کند. به ویژه این معادلات به ما امکان خواهد داد تا ثابت کنیم که سرعت نور در فظای آزاد طبق رابطه (C=1/√με) به کمیتهای صرفاً الکتریکی و مغناطیسی مربوط می‌شود.

یکی از نتایج بسیار مهم معادلات ماکسول، مفهوم طیف الکترومغناطیسی است که حاصل کشف تجربی امواج رادیویی است. قسمت عمده امواج الکترومغناطیسی را از چشمه های ماورای زمین دریافت می کنیم و در واقع همه آگاهیهای که درباره جهان داریم از این طریق به ما می رسد. بدیهی است که امواج الکترو مغناطیسی خارج از زمین در گسترده نورسری از آغاز خلقت بشر مشاهده شده‌اند.

تعریف امواج الکترومغناطیسی

امواج الکترو مغناطیسی یک رده از امواج است که دارای مشخصات زیر است.

  • امواج الکترو مغتاطیس دارای ماهیت و سرعت یکسان هستند و فقط از لحاظ بسامد، یا طول موج با هم تفاوت دارند

  • در طیف امواج الکترو مغناطیس هیچ شکافی وجود ندارد. یعنی هر بسامد دلخواه را می توانیم تولید کنیم.

  • برای مقیاس های بسامد یا طول موج، هیچ حد بالا یا پائین تعیین شده ای وجود ندارد.

  • از جمله منابع زمینی امواج الکترو مغناطیسی می توان به امواج دستگاه رله تلفن، چراغ های روشنایی و نظایرآن اشاره کرد.

  • این امواج برای انتشار خود نیاز به محیط مادی ندارند.

  • قسمت عمده این امواج دارای منبع فرازمینی هستند.

  • امواج الکترو مغناطیسی جزو امواج عرضی هستند.

گستره امواج الکترو مغناطیسی

امواج الکترو مغناطیسی از طولانی ترین امواج رادیویی ، با طول موج های معادل چندین کیلومتر ، شروع شده پس از گذر از امواج رادیویی متوسط و کوتاه تا نواحی کهموج ، فروسرخ و مرئی امتداد می یابد. بعد از ناحیه مرئی فرابنفش قرار دارد که خود منتهی به نواحی اشعه ایکس ، اشعه گاما و تابش کیهانی می شود. نموداری ازاین طیف که در آن نواحی قراردادی طیفی نشان داده می شوند در شکل آمده است که این تقسیم بندی ها جز برای ناحیه دقیقا تعریف شده مرئی لزوما اختیاری اند.

یکاهای معروف امواج الکترومغناطیسی

  • طول موج λ بنابه تناسب مورد ، برحسب متر و همچنین میکرون یا میکرومتر mμ ، واحد آنگستروم 0 A و واحد ایکس XU نشان داده می شود.

  • با به کار بردن متر به عنوان واحد طول ، طول موج های نوری بایستی بنا به تناسب برحسب ، nm سنجیده شوند، ولی هنوز آنگستروم یک واحد رسمی بوده و به عنوان متداول ترین واحد در طیف نمایی به کار برده می شود.

  • واحد XU ابتدا به شکل مستقل طوری تعریف شده بود که رابطه آن با آنگستروم به صورت 0 A1=XU 1002.06 بود. این واحد اکنون دقیقا معادل 0 A 3- 10 یا m 13- 10 تعریف شده است.

  • علی رغم طبقه بندی عمومی تابش با طول موج ، کمیت مهم از نظر ساختار اتمی و مولکولی فرکانس ν=c/λvac است، زیرا این کمیت از طریق رابطه ν h=EΔ به اختلاف انرژی EΔ بین دو حالت ساکن دستگاه مربوط است. در طول موج های کوتاه تر مناسب تر آن است که به جای ν واحد متناسب با آن یعنی عدد موجی vac λ/1=c/ν=δ جایگزین شود. مولفین مختلف واحدهای مختلفی را برای عدد موجی مانند ΄ν ، K و δ به کار می برند که همگی یکسان اند ، در این بحث علامت δ انتخاب شده است، زیرا امکان اشتباه آن باخود ν و یا سایر ثابت ها کم است.

  • واحد عدد موجی 1- cm است که گاهی کایزر ( K ) نامیده می شود. واحد کوچکتر آن میلی کایزر است که ( mk ) واحد مناسبی برای ساختار فوق ریز و کارهای مربوط به عرض خطی است. هر چند که متخصصین طیف نمایی فرکانس رادیویی برای این قبیل کمیت ها واحد فرکانس یعنی MHz را به کار می برند(MHz 29.979=mk 1 ).

  • انرژی امواج را بر حسب واحد الکترون ولت ( ev ) بیان می کنند که انرزی های فوتونی خیلی بالا ( مربوط به طول موج های خیلی کوتاه ) یک الکترون ولت معادل J 19- 1.6x10 یا 1- cm 8066 است.

طیف نمایی و امواج الکترومغناطیسی

  • ناحیه مرئی یا امواج مرئی ( 4000-7500 آنگستروم ) توسط نواحی فروسرخ از طرف طول موج های بلند ، فرابنفش از طرف طول موج های کوتاه ، محصور شده است. معمولا این نواحی به قسمت های فروسرخ و فرابنفش دور و نزدیک ، با محدوده هایی به ترتیب در حدود 30 میکرومتر و 2000 آنگستروم تقسیم می شوند که نواحی مزبور دارای شفافیت نوری برای موادی شفاف از جمله منشورها و عدسی ها می باشند.

  • تا این اواخر ناحیه مرئی متشکل از فروسرخ تا فرابنفش نور توسط گاف هایی از نواحی رادیویی و اشعه ایکس سوا می شدند که در آنها بر انگیزش و آشکارسازی تابش با طول موج های متناسب ممکن نبوده است. اختراع رادار در سال های جنگ ( 45- 1938 ) راه ورود به نواحی امواج خیلی کوتاه رادیویی یا کهموج را باز کرد، در حالی که در همان زمان طیف شناسان فروسرخ دامنه فعالیت خود را تا به نواحی طول موج های بلندتر توسعه می دادند. این دو ناحیه هم اکنون ابعاد کوچکتر از میلیمتر روی هم می افتند.

  • گاف طول موج کوتاه ، به خاطر جالب بودنش برای متخصصین فیزیک پلاسما و اختر فیزیک به خوبی پر شده است. هم اکنون حدود طیف نمایی نوری به زیر 2 آنگستروم رسیده است در حالی که مرز پرتوهای ایکس نرم تا 50 آنگستروم می رسند. تشخیص بین پرتو نوری و پرتو ایکس ، در ناحیه پوشش فوق الذکر بر منشا خطوط طیفی مبتنی است.
  • طیف نمایی نوری با گذار های الکترونهای خارجی یا ظرفیتی و طیف نمایی اشعه ایکس با گذارهای الکترون های داخلی مربوط می کند. طیف های نوری ، طول موج های خیلی کوتاه از الکترون های خارجی عناصری با درجه یونش بسیار بالا به وجود می آیند.

کاربرد های امواج الکترو مغناطیسی

  • کاربرد های امواج الکترو مغناطیسی در مخابرات : از این جمله می توان فیبر نوری، دستگاه رله تلفن، آشن، ماهواره و... اشاره کرد.

  • کاربرد های امواج الکترو مغناطیسی در نظامی : مانند بمب الکترو مغتاطیسی، انواع رادار، ردیابهای موشک و...


  • کاربرد های امواج الکترو مغناطیسی در در پزشکی : از قبیل عکسبرداری مغناطیسی،رادیولوژی، سونوگرافی با ایزر ، کاربرد اشعه ایکس و گاما در فیزیک پزشکی و...

  • کاربرد های امواج الکترو مغناطیسی در صنعت : انواع برشکاری های لیزری، قطار الکترو مغناطیسی و صندلی مغناطیسی و...

  • کاربرد های امواج الکترو مغناطیسی در اختر شناسی : با مطاله طیف امواج الکترو مغناطیسی گسیل شده از جو می توان به ساختار اجرام جو پی برد.

مباحث مرتبط با عنوان



تاریخ شماره نسخه کاربر توضیح اقدام
 یکشنبه 15 مرداد 1385 [15:48 ]   8   مجید آقاپور      جاری 
 دوشنبه 08 خرداد 1385 [16:05 ]   7   حسین خادم      v  c  d  s 
 سه شنبه 23 اسفند 1384 [07:20 ]   6         v  c  d  s 
 سه شنبه 10 خرداد 1384 [10:04 ]   5   احمد شکیب      v  c  d  s 
 چهارشنبه 02 دی 1383 [05:53 ]   4   حسین خادم      v  c  d  s 
 پنج شنبه 14 آبان 1383 [16:45 ]   3   حسین خادم      v  c  d  s 
 پنج شنبه 14 آبان 1383 [12:48 ]   2   حسین خادم      v  c  d  s 
 یکشنبه 10 آبان 1383 [17:04 ]   1   حسین خادم      v  c  d  s 


ارسال توضیح جدید
الزامی
big grin confused جالب cry eek evil فریاد اخم خبر lol عصبانی mr green خنثی سوال razz redface rolleyes غمگین smile surprised twisted چشمک arrow



از پیوند [http://www.foo.com] یا [http://www.foo.com|شرح] برای پیوندها.
برچسب های HTML در داخل توضیحات مجاز نیستند و تمام نوشته ها ی بین علامت های > و < حذف خواهند شد..