استخدامات الموجات الكهرومغناطيسة

[أرنوووبـة]

السلام عليكم ورحمة الله وبركاته
محتاجة مساعدة
أبا تقرير مبسط عن استخدامات الموجات الكهرومغناطيسية  

[ياسر]

السلام عليكم
.................
Electromagnetic Radiation, waves produced by the oscillation or acceleration of an electric charge. Electromagnetic waves have both electric and magnetic components. Electromagnetic radiation can be arranged in a spectrum that extends from waves of extremely high frequency and short wavelength to extremely low frequency and long wavelength. Visible light is only a small part of the electromagnetic spectrum. In order of decreasing frequency, the electromagnetic spectrum consists of gamma rays, hard and soft X-rays, ultraviolet radiation, visible light, infrared radiation, microwaves, and radio waves.
Properties
Electromagnetic waves need no material medium for their transmission. Thus, light and radio waves can travel through interplanetary and interstellar space from the Sun and stars to the Earth. Regardless of their frequency and wavelength, electromagnetic waves travel at the same speed in a vacuum. The value of the metre has been defined so that the speed of light is exactly 299,792.458 km (approximately 186,282 mi) per second in a vacuum. All the components of the electromagnetic spectrum also show the typical properties of wave motion, including diffraction and interference. The wavelengths range from billionths of a centimetre to many kilometres. The wavelength and frequency of electromagnetic waves are important in determining their heating effect, visibility, penetration, and other characteristics.
Theory
The British physicist James Clerk Maxwell laid out the theory of electromagnetism in a series of papers published in the 1860s. He deduced that electromagnetic waves must exist and stated that visible light consisted of such waves.
Physicists had known since the early 19th century that light travels as a transverse wave (a wave in which the vibrations move in a direction perpendicular to the direction of the advancing wave front). They assumed, however, that the wave required some material medium for its transmission, so they thought that there was an extremely diffuse substance, called ether, which was the unobservable medium. Maxwell's theory made such an assumption unnecessary, but the ether concept was not abandoned immediately, because it fitted in with the Newtonian concept of an absolute space-time frame for the universe. A famous experiment conducted by the American physicist Albert Abraham Michelson and the American chemist Edward Williams Morley in the late 19th century undermined the ether concept and was important in the development of the theory of relativity. This work led to the realization that the speed of electromagnetic radiation in a vacuum is the same, regardless of the velocity of the source or the observer.
Quanta of Radiation
At the beginning of the 20th century, however, physicists found that the wave theory did not account for all the properties of radiation. In 1900 the German physicist Max Planck demonstrated that the emission and absorption of radiation occur in finite units of energy, known as quanta. In 1905, Albert Einstein was able to explain some puzzling experimental results concerning the photoelectric effect by suggesting that electromagnetic radiation can behave like a particle.
Other phenomena that occur in the interaction between radiation and matter can also be explained only by the quantum theory. Thus, modern physicists were forced to recognize that electromagnetic radiation can behave sometimes like a particle and sometimes like a wave. The parallel concept-that matter also exhibits particle-like and wave-like characteristics-was developed in 1925 by the French physicist
......................
السلام عليكم

.

[أرنوووبـة]

شكرااا ياسر بس هذااا كله بالانجليزي وانا بعد ابا ه بالعربي '>

[dark eyes]

أنواع الإشعاعات الكهرومغناطيسية

ولكن ما المقصود بالإشعاعات الكهرومغناطيسية؟

نتيجة لامتصاص فوتونات أو جسيمات إضافية، تكتسب الذرة طاقة أعلى من طاقتها في حالتها المستقرة، وتعرف حينئذ بالذرة المثارة الناتجة عن ظاهرة الإثارة excitation، ونتيجة لذلك تُعيد الذرة ترتيب الكتروناتها بالمدارات حول النواة، وخلال جزء من الثانية تعود الإلكترونات إلى مدارها الأصلي مع إطلاق الموجات الكهرومغناطيسية (الفوتونات). وتعتمد طاقة الفوتونات المنبعثة على نوع الذرة وكمية الطاقة الزائدة بها، وبنفس الأسلوب يمكن إثارة نواة الذرة ، ومن ثم تعُيد النواة توزيع شحناتها الكهربية بما يؤدي إلى انبعاث موجات كهر ومغناطيسية يطلق علىها أشعة غاما.

وقد توصلت البحوث العلمية إلى أن هناك رابطة تربط أنواعا مختلفة من الإشعاعات منها أشعة غاما، والأشعة فوق البنفسجية، والأشعة السينية والأشعة تحت الحمراء، والميكروويف وأشعة الراديو الترددي والموجات الكهربية (مرتبة تنازليا حسب مستوى طاقة الفوتون). وتتمثل تلك الرابطة في أن سرعة هذه الأشعة تماثل سرعة الضوء (300 ألف كيلومتر في الثانية) ومن ثم أطلق العلماء على كل وحدة من هذه الموجات مُسمي (الفوتون)، وترتبط طاقة الفوتون مع تردد هذه الموجات، ومن ثم كانت طاقة فوتونات أشعة غاما والأشعة السينية عالية.

موجات الميكروويف

ولقد أطلق مصطلح (الكهرومغناطيسية) على هذه الأشعة بسبب طريقة توليدها داخل الذرة المُثارة، ونتيجة لحركة الشحنات السالبة (الإلكترونات) يتولد تيار كهربي يتسبب في توليد مجال مغناطيسي مُتعامد معه، وتنتشر الموجات الكهرومغناطيسية في اتجاه مُتعامد على كل منها. ومن مصادر الضوء المرئي أشعة الليزر، وهو ضوء مرئي أحادي الطاقة ينتشر بكميات هائلة في مسار دقيق، ومن ثم تكون الطاقة الكلية المصاحبة له كبيرة جدا، الأمر الذي أهله للقيام بعمليات القطع واللحام في المجالات الطبية والصناعية.

وتتميز الموجات الكهرومغناطيسية للميكروويف بقدرتها على الانتشار في الأوساط المسامية وعدم الانتشار في الأوساط المعدنية. وقد شاع استخدام أفران الميكروويف في طهي وإعداد الطعام، كما اتسعت دائرة استخدام الميكروويف في الأغراض الطبية، وتنقسم الموجات الكهربية التي تحمل فوتوناتها طاقة أقل من طاقة الميكروويف إلى موجات قصيرة ومتوسطة وطويلة. ويختلف تأثير الإشعاعات الكهرومغناطيسية في المواد بحسب طاقة الإشعاع، ويجري تصنيف الإشعاعات إلى نوعين، المؤينة وغير المؤينة، ويسبب الإشعاع المؤين تأين الذرات بالوسط الذي يعبره، أما الإشعاع غير المؤين فهو الذي لا يسبب تأين ذرات الوسط الذي يعبره حيث يقف عند حد إثارة ذراته. وفي مجال الإشعاعات الكهرومغناطيسية، ينتمي إلى الإشعاع الجامي والأشعة السينية(أشعة اكس) بينما ينتمي إلى الأشعة غير المؤينة الأشعة فوق البنفسجية والضوء المرئي والأشعة دون الحمراء والميكروويف والموجات الكهربية.

ومواكبة للتطور السريع في التقنيات النووية والإشعاعية، حظيت الإشعاعات المؤينة فوتونات كانت أم جسيمات باهتمام واسع من قبل الباحثين، إلا أن الإشعاعات غير المؤينة ظلت بعيدة عن دائرة الاهتمام المباشر من العلماء حتى وقت قريب. ولقد شهدت العقود الماضية تطورا سريعا في استخدامات الإشعاعات غير المؤينة منها أشعة الليزر وأشعة الميكروويف والأشعة دون الحمراء أو ما يسمى بالأشعة الحرارية وغيرها، الأمر الذي دعا العلماء إلى تعميق المعرفة العلمية حول تأثير هذا النوع من الإشعاعات في الكائنات الحية.

تعرض الإنسان للإشعاعات الكهرومغناطيسية

يتعرض الإنسان على مدى حياته للموجات الكهرومغناطيسية ذات ترددات متفاوتة تنبعث من عديد من المصادر الطبيعية والاصطناعية، وعلى سبيل المثال، تنشأ المجالات الكهرومغناطيسية عن عدة ظواهر طبيعية منها عمليات التفريغ في الشمس أو الفضاء أو أجواء الأرض ، كما تنشأ عن المصادر الاصطناعية التي تولد الطاقة الكهربائية أو التي تسير بالتيار الكهربائي، وتتسبب المصادر الاصطناعية في إحداث مجالات كهرومغناطيسية تزيد مستوياتها في بعض الحالات عن أضعاف المعدلات الطبيعية لهذه المجالات. ومن بين أهم المصادر الاصطناعية لانبعاث المجالات الكهرومغناطيسية، أجهزة الاتصالات المزودة بهوائيات البث والاستقبال والأجهزة التي تنطلق منها هذه الموجات أثناء تشغيلها منها شاشات العرض التلفزيوني ووحدات رفع قوة التيار الكهربائي والمحولات الكهربائية وغيرها.

ولقد واكب الثورة الصناعية بصفة عامة وثورة المعلومات والاتصالات بصفة خاصة، انتشار واسع لأجهزة التلفاز والفيديو والكمبيوتر والألعاب الإلكترونية والهاتف اللاسلكي والهاتف النقال وأجهزة الليزر والميكروويف، كما تضاعفت أبراج البث الإذاعي والتلفزيوني ومحطات استقبال بث الأقمار الاصطناعية ومحطات الاتصالات اللاسلكية ومحطات الرادار ومحطات تقوية الاتصالات بشبكات الهاتف النقال.

وتتزايد معدلات امتصاص الموجات الكهرومغناطيسية بفعل العديد من الأجهزة الكهربائية المنزلية ومسار خطوط الجهد العالي المتاخمة للمنازل والمصانع ومواقع التجمعات البشرية، كما تتزايد تلك المعدلات مع التوسع في تقنيات العلاج الطبي باستخدام أجهزة توليد الموجات المغناطيسية وفوق الصوتية والتقنيات الصناعية باستخدام ماكينات لحام المعادن والتقنيات المنزلية باستخدام أفران الميكروويف ووسائل الاتصالات الإلكترونية.

وعلى سبيل المثال تشكل المنظومات الكهربائية المستخدمة في المنازل ، والتي تفتقر إلى التوصيلات الأرضية الفعالة في كثير من البلدان، مصادر لمجالات مغناطيسية تتراوح شدتها بين 5و. حتى 8 جاوس، وتردد موجاتها بين 5 حتى 50 هيرتز، وتصاحب هذه المجالات مجالات كهربية لها نفس الترددات، وتتراوح شدتها على سطح بعض هذه الأجهزة بين 20حتى 30 كيلو فولت على المتر. ويصل المجال الكهربي على سطح تلفاز 22بوصة حتى 30 كيلو فولت على المتر وترددات تصل إلى 12كيلوهيرتز، كما أدخلت في المجال الطبي أجهزة لتوليد موجات مغناطيسية تتراوح شدتها بين 200 حتى 16ألف جاوس.

امتصاص الإشعاعات الكهرومغناطيسية بالجسم

تتأثر معدلات امتصاص الطاقة الكهرومغناطيسية تأثرا كبيرا بعديد من العوامل الفيزيائية والبيولوجية منها، قيمة ذبذبة الإشعاع الساقط ووضع الجسم داخل المجال الكهرومغناطيسي. وقد أوضحت الدراسات أن معدل امتصاص الجسم للطاقة الكهرومغناطيسية يعتمد بقدر كبير على توجه المحور الأكبر لجسم الإنسان بالنسبة للمجال الكهربي ويبلغ معدل الامتصاص قمته عندما يكون طول الجسم مساويا إلى 4و0 تقريبا من طول الموجة وعند ذبذبات تتراوح قيمتها بين 70ـ80ميجاهيرتز (الذبذبات الرنينية) وعندما يكون الإنسان معزولا عن التلامس الأرضي. وقد لوحظ أن ملامسة الإنسان للأرض تحت هذه الظروف تخفض الذبذبات إلى ما يقرب من النصف(35ـ40ميغا هيرتز) ، ويوضح ذلك أهمية العناية بإقامة نظم التوصيلات الأرضية في الشبكات الكهربائية بالمدارس والمنازل ومنشآت العمل المختلفة.

[wave]

السلام عليكم
لدي بعض التعليقات
تقدرو تسموها تحقيق لما كتب : '>

QUOTE

نتيجة لامتصاص فوتونات أو جسيمات إضافية،

كيف تمتص الذره الجسيمات ؟
الفا مثلا لاتمتصها وهذا ماحدث في تجربة رذر فورد
اما جاما فعلى حد علمي انها هي نفسها  تكون نتيجة عدم استقرار في (النواه)  وقد قال الكاتب ذلك  اعلم ان الفا ايضا من النواه ولكن سرعتها البطيئه تشفع لها لكي تستخدم اما جاما فهي سريعه وكلما كان الجسم سريع قلت احتماليه اصطدامه يعني لافائده من استخدام جاما
ولكن  اذا حدث وان استخدمت حتى تمتص من قبل الذره فارجو افادتي  
اما الالكترونات والنيترونات والبروتونات فإنها كالفا لاتمتص بل تعطي طاقه عند التصادم تجعل الذره غير مستقره او انها يحصل لها تسارع يؤدي ال انتاج اشعه
عموما الامتصاص معناه امتصاص الطاقه وليس الكتله  كماقد يفهم من اي قارىء عام
 
 

QUOTE

تكتسب الذرة طاقة أعلى من طاقتها في حالتها المستقرة، وتعرف حينئذ بالذرة المثارة الناتجة عن ظاهرة الإثارة excitation، ونتيجة لذلك تُعيد الذرة ترتيب الكتروناتها بالمدارات حول النواة،

الذره المستقره هي التي تكون في وضعها الطبيعي وليس هناك مايدل على عدم استقرارها ...عدم الاستقرار الذي يكون نتيجه امتصاص الكتروناتها للطاقه وبالتالي يصعد الالكترون الى مستوى اعلى من مستواه الا انه لابد ان يعود لمداره الاصلي (وضع الاستقرار)في خلال اجزاء من الثانيه وهذا حال الطبيعه دائما تعود الاشياء الى اصولها....  هذا الرجوع يؤدي الى فقد الالكترون للطاقة التي رفعته ويترجم هذا  الفقد كموجات كهرومغناطيسه تنبعث من الذره كما تفضل الكاتب

QUOTE

وقد توصلت البحوث العلمية إلى أن هناك رابطة تربط أنواعا مختلفة من الإشعاعات منها أشعة غاما، والأشعة فوق البنفسجية، والأشعة السينية والأشعة تحت الحمراء، والميكروويف وأشعة الراديو الترددي والموجات الكهربية (مرتبة تنازليا حسب مستوى طاقة الفوتون). وتتمثل تلك الرابطة في أن سرعة هذه الأشعة تماثل سرعة الضوء (300 ألف كيلومتر في الثانية)

وهذا هو السبب في جعل جسيمات جاما رغم انها جسيمات الا انها تصنف من الموجات الكهرو مغنا طيسه بعكس بيتا والفا كما انها متعادله ليس لها شحنه (كالضوءتماما) المهم انها تملك خصاص الفوتون

QUOTE

ومن ثم كانت طاقة فوتونات أشعة غاما والأشعة السينية عالية.

وهذا مارشحها لاستخدامها في الطب  فالسينيه  تستطيع الوصول الى العظام وغاما تخترق حتى جدار الرصاص الذي يكون عرضه صغير

QUOTE

تنشأ المجالات الكهرومغناطيسية عن عدة ظواهر طبيعية منها عمليات التفريغ في الشمس أو الفضاء

لذلك كانت اهمية طبقة الاوزون التي تحمينا منها
 

QUOTE

ومن مصادر الضوء المرئي أشعة الليزر، وهو ضوء مرئي أحادي الطاقة

لقد تنبأت نظرية انشتاين بإمكانية تحفيز الذره الغير مستقره مسبقا وقبل ان تعود الى وضع الاستقرار واطلاقها للفوتون فغنه اذا مر من جوارها وهي في هذه الحاله فوتون اخر ذو طاقه مساويه تماما للطاقه التي اكتسبتها او ذو تردد مساوي تما ما لتردد الفوتون الذي سبب اثارتها سابقا (التردد والطاقه تربطهما علاقه عكسيه) ونظرا لانسجام وتنناظر الاثنين تماما وفي كل شيء فسوف ينطلقان متزاوجين وهما بطور واتجاه وتردد وطول موجي موحد وبنفس الون وعند مرور زوج من الفوتونات كهذه جوار ذرتين اخريين لازال في حالة الاستثاره فغن اربعه فوتونات سوف تنطلق بنفس الاسلوب السابق وباتجاه واحد اذا استمرت هذه العمليه فان حزمه قويه من الضوء سوف تنتج حالا اذا لابد ان يكون لدينا رصيد من الذرات المستثاره داخل الوسط الذي نريد الحصول على الليزر منه

QUOTE

وتتميز الموجات الكهرومغناطيسية للميكروويف بقدرتها على الانتشار في الأوساط المسامية

اي موجهات الموجات واشهرها الموجه المستطيل وهو عباره عن تجويف معدني يعتمد انتقال موجات الميكوويف فيه على مبدأ الالانعكاس تماما كما يحدث في الالياف البصريه والفرق ان الالياف البصريه من السيليكا الغير موصله

QUOTE

وقد شاع استخدام أفران الميكروويف في طهي وإعداد الطعام،

يعتمد مبدأ استخدام هذه الاشعه في الطهي على ا قدرة متصاصها للماء الموجود في الطعام كما انه ينصح بعدم ادخال المواد البلاستيكيه العاكسه للميكروويف حتى لايسسبب ذلك في ارتدادها على مصدرها وبالتالي انعدام الجهاز في وقت قصير