کاربرد امواج الکترومغناطیس موضوعی است که اینجا مورد بررسی قرار می‌گیرد. علاوه بر بررسی کاربردها، چگونگی شکل گیری نیز بررسی خواهد شد.
کاربرد امواج الکترومغناطیس بر کسی پوشیده نیست. این موضوع باعث شد تا در اینجا به بررسی کاربردها و اهمیت آن در زندگی بپردازیم. برای پی بردن به کاربر امواج الکترومغناطیس بهتر است در ابتدا با تعدادی از موضوعات و اصطلاحات مرتبط آشنا شویم. برای آگاهی کامل از اطلاعات ارائه شده بهتر است در ادامه با تکراتو همراه باشید.
منظور از الکترومغناطیس چیست؟
الکترومغناطیس (Electromagnetism) شاخه‌ای از علم فیزیک است که سعی دارد پدیده‌های الکتریکی و مغناطیسی و ارتباط این دو با هم را مورد بررسی قرار دهد. الکترومغناطیس یکی از چهار نیروی بنیادی طبیعت است که به وسیله‌ی میدان‌های الکترومغناطیسی توصیف می‌شوند. همچنین نیرویی که الکترون‌ها و پروتون‌ها را در داخل اتم‌ها در کنار یکدیگر قرار می‌دهد، همین الکترومغناطیس است. پس می‌توان همه‌ی نیروهای درون مولکولی را نیروی الکترومغناطیسی دانست.
نیروی الکترومغناطیس به دو شکل نیروی الکتریکی و نیروی مغناطیسی وجود دارد که به یکدیگر مربوط‌ند. میدان‌های الکتریکی عامل چند پدیدهٔ الکتریکی معمول مانند پتانسیل الکتریکی (مانند ولتاژ باتری) و جریان الکتریکی (مانند جریان برق) و میدان‌های مغناطیسی عامل نیروی مربوط به آهنرباها هستند.
مفاهیم نظری الکترومغناطیس منجر به توسعه نسبیت خاص توسط آلبرت اینشتین در سال ۱۹۰۵ شده‌است.
بررسی امواج الکترومغناطیسی
بهتر است در ابتدا به تعریف امواج الکترومغناطیسی بپردازیم. امواج الکترومغناطیسی نوعی موج عرضی هستند که از میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی ساخته شده‌اند. میدان الکتریکی در صفحه عمودی و میدان مغناطیسی در صفحه افقی هستند. منظور از امواج الکترومغناطیسی یک رده از امواج است که این امواج دارای مشخصات زیر هستند:
- امواج الکترومغناطیس ماهیت و سرعت یکسان دارند ولی از لحاظ فرکانس و یا طول موج باهم در تفاوتند
- هیچ شکافی در طیف امواج الکترومغناطیس وجود ندارد و هر فرکانس دلخواهی را می‌توان تولید کرد
- هیچ حد بالا یا پایین تعیین شده‌ای برای مقیاس‌های بسامد یا طول موج وجود ندارد
- نیازی به محیط مادی برای انتشار این امواج وجود ندارد
- قسمت عمده این فیزیک امواج دارای منبع فرازمینی هستند
- امواج الکترومغناطیسی جزو امواج عرضی هستند
امواج الکترومغناطیسی را نخستین بار ماکسول پیش‌بینی کرد و سپس هاینریش هرتز آن را با آزمایش به اثبات رساند. ماکسول پس از تکمیل نظریه الکترومغناطیس، از معادلات این نظریه شکلی از معادلهٔ موج را به دست آورد و بنابراین نشان داد که میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی هم می‌توانند رفتاری موج‌گونه داشته باشند. سرعت انتشار امواج الکترومغناطیسی از معادلات ماکسول درست برابر با سرعت نور به دست می‌آمد و ماکسول نتیجه گرفت که نور هم باید نوعی موج الکترومغناطیسی باشد.
بررسی گستره امواج الکترومغناطیسی
در بحث گستره امواج الکترومغناطیسی می‌توان گفت که این امواج از طولانی‌ترین موج رادیویی ، با طول موج‌های معادل چندین کیلومتر، شروع شده و پس از گذر از موج رادیویی متوسط و کوتاه تا نواحی کهموج ، فروسرخ و مرئی امتداد می‌یابد. در ادامه‌ی ناحیه مرئی فرابنفش قرار دارد که خود منتهی به نواحی اشعه ایکس ، اشعه گاما و اشعه کیهانی می‌شود.
منظور از طیف الکترومغناطیسی چیست؟
منظور از طیف الکترومغناطیسی، طیف گسترده‌ای از تمام بسامدهای احتمالی تابش الکترومغناطیسی است. طیف الکترومغناطیسی برای هر جسم، نشانه پخش پرتوهای الکترومغناطیسی جذب شده یا تولید شده توسط یک جسم است. گسترش طیف‌های الکترومغناطیسی بگونه‌ای است که از بسامدهای کم مورد استفاده در رادیوهای مدرن گرفته تا پرتوهای گاما با طول‌موج کوتاه را دربر‌می‌گیرد و می‌تواند طول‌موج‌هایی را در هزاران کیلومتر دورتر تا کسری از اندازه اتم پوشش دهد.
امواج الکترومغناطیسی بر حسب بسامدشان به نام‌های گوناگونی خوانده می‌شوند که می‌توان به امواج رادیویی، ریزموج، فروسرخ (مادون قرمز)، نور مرئی، فرابنفش، پرتو ایکس و پرتو گاما اشاره کرد. این نام‌ها به ترتیب افزایش بسامد قرار گرفته‌اند.
| از بسامد | تا بسامد | نام طیف بسامدی | به انگلیسی |
| ۳۰ اگزاهرتز | ۳۰۰ اگزاهرتز | پرتو گاما | |
| ۳ اگزاهرتز | ۳۰ اگزاهرتز | پرتو ایکس سخت | HX |
| ۳۰ پتاهرتز | ۳ اگزاهرتز | پرتو ایکس نرم | SX |
| ۳ پتاهرتز | ۳۳ پتاهرتز | پرتو فرابنفش دور | EUV |
| ۷۵۰ تراهرتز | ۳ پتاهرتز | پرتو فرابنفش نزدیک | NUV |
| ۴۰۰ تراهرتز | ۷۵۰ تراهرتز | نور مرئی | |
| ۲۱۴ تراهرتز | ۴۰۰ تراهرتز | فروسرخ نزدیک | NIR |
| ۱۰۰ تراهرتز | ۲۱۴ تراهرتز | موج کوتاه فروسرخ | SIR |
| ۳۷٫۵ تراهرتز | ۱۰۰ تراهرتز | موج متوسط فروسرخ | MIR |
| ۲۰ تراهرتز | ۳۷٫۵ تراهرتز | موج بلند فروسرخ | HIR |
| ۳۰۰ گیگاهرتز | ۲۰ تراهرتز | فروسرخ بسیار دور | FIR |
| ۳۰ گیگاهرتز | ۳۰۰ گیگاهرتز | بسامد مافوق بالا (ریزموج) | EHF |
| ۳ گیگاهرتز | ۳۰ گیگاهرتز | بسامد بسیار بالا (ریزموج) | SHF |
| ۳۰۰ مگاهرتز | ۳ گیگاهرتز | بسامد فرابالا (ریزموج) | UHF |
| ۳۰ مگاهرتز | ۳۰۰ مگاهرتز | بسامد خیلی بالا (ریزموج) | VHF |
| ۳ مگاهرتز | ۳۰ مگاهرتز | بسامد بالا (ریزموج) | HF |
| ۳۰۰ کیلوهرتز | ۳ مگاهرتز | بسامد متوسط (ریزموج) | MF |
| ۳۰ کیلوهرتز | ۳۰۰ کیلوهرتز | بسامد پایین (ریزموج) | LF |
| ۳ کیلوهرتز | ۳۰ کیلوهرتز | بسامد خیلی پایین (ریزموج) | VLF |
| ۳۰۰ هرتز | ۳ کیلوهرتز | بسامد در حد صوت (ریزموج) | VF |
| ۳۰ هرتز | ۳۰۰ هرتز | بسامد بسیار پایین | ELF |
بررسی طول طیف
موج‌های EM توسط سه ویژگی فیزیکی بسامد f، طول‌موج λ و انرژی فوتون E تعریف می‌شوند. برد بسامدها از ۲.۴x۱۰۲۳ هرتز (۱ الکترون‌ولت پرتوی گاما) به پایین آمده تا به نوسان پلاسما فضای متوسط یونیزه میان ستاره‌ای برسد. طول موج برابر معکوس موج بسامد است پس دارای طول‌موج بسیار کوتاه است که در حد کسری از اتم می‌باشد.
باید گفت که طول موج می‌تواند به بلندای کل جهان باشد.انرژی فوتون با موج بسامد متناسب می‌باشد بنابراین پرتوهای گاما دارای بالاترین انرژی هستند (در حدود یک میلیارد الکترون‌ولت) درحالی‌که موج‌های رادیویی دارای کمترین انرژی (در حدود فمتو الکترون‌ولت) است.
تابش الکترومغناطیسی
تابش الکترومغناطیسی یا انرژی الکترومغناطیسی بر اساس تئوری موجی، پدیده‌ای موجی شکل است که در فضا انتشار پیدا می‌کند و از میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی ساخته شده‌است. این میدان‌ها در حال انتشار بر یکدیگر و بر جهت پیشروی موج عمود هستند. گاهی به تابش الکترومغناطیسی نور هم می‌گویند، ولی باید توجه داشت که نور مرئی فقط بخشی از گستره امواج الکترومغناطیسی است.
بررسی امواج رادیویی
موج‌های رادیویی در واقع خود گونه‌ای از امواج الکترومغناطیسی هستند که طول‌موج آن در بیناب الکترومغناطیسی بلندتر از فروسرخ است. همانند دیگر موج‌های الکترومغناطیسی، موج‌های رادیویی نیز با سرعت نور حرکت می‌کنند.
موج‌های رادیویی بطور طبیعی توسط آذرخش و جِرم‌های فلکی تولید می‌شوند. موج‌های رادیویی تولیدی بطور مصنوعی، در سامانه‌های ارتباطی ثابت و متحرک، سخن‌پراکنی، رادار و دیگرسامانه‌های ناوبری، ارتباط‌های ماهواره‌ای، شبکه‌های رایانه‌ای و بسیاری دیگر کاربرد دارند.
بسامدهای گوناگون موج‌های رادیویی، دارای ویژگی‌های انتشار گوناگونی در هواسپهر زمین می‌باشند. موج‌های رادیویی بلند ممکنست بخشی از زمین را بطور مداوم بپوشانند. موج‌های رادیویی کوتاه نیز می‌توانند با پخش شدن بسوی یونسفر، بازتاب شوند و کل کره زمین را در بر گیرند. طول‌موج‌های کوتاه‌تر، بازتاب و خم‌شدگی بسیار کمی دارند و فقط می‌توانند در خط دید سیر کنند.
بررسی کاربرد امواج الکترومغناطیس
کاربرد امواج الکترومغناطیس زیاد است و در علوم مختلفی اهمیت آن ثابت شده است. در ادامه‌ی این قسمت به بررسی کاربرد امواج الکترومغناطیس خواهیم پرداخت.
کاربردهای امواج الکترومغناطیس در مخابرات
فیبر نوری ، دستگاه رله تلفن ، موجبرها ، ماهواره و …
کاربرد امواج الکترومغناطیسی در نظامی
بمب الکترومغناطیسی ، انواع رادار ، ردیابهای موشک و …
کاربرد امواج الکترو مغناطیس در پزشکی
عکسبرداری مغناطیسی ، رادیولوژی ، سونوگرافی با لیزر ، کاربرد اشعه ایکس و گاما در فیزیک پزشکی و …
کاربرد امواج الکترومغناطیس در صنعت
انواع برشکاری‌های لیزری ، قطار الکترومغناطیسی و صندلی مغناطیسی و … .
کاربردهای امواج الکترومغناطیسی در اخترشناسی
با مطاله طیف الکترومغناطیسی گسیل شده از جو می‌توان به ساختار اجرام آسمانی پی‌برد.
در این مطلب به بررسی موضوعات مختلف مرتبط با الکترومغناطیس، امواج الکترومغناطیس، کاربرد امواج الکترومغناطیس در علوم مختلف و … پرداخته شد. به افرادی که مایلند به اطلاعات کامل در این مورد دست یابند، مطالعه این مقاله پیشنهاد می‌شود.
آیا در زمینه ای تخصص و تجربه کافی را دارید؟ دانش خود را با کاربران تکراتو به اشتراک بگذارید. برای کسب اطلاعات بیشتر با ما تماس بگیرید.
.
منبع: daneshnameh , wikipedia
