عرض مصدر التولفة بين الموجات الكهرومغناطيسية والجسيمات

{{بحاجة لخبير}}
'''الموجة الكهرومغناطيسية''' هي '''نموذج''' يستخدم لتمثيل [[موجة كهرومغناطيسية|الإشعاع الكهرومغناطيسي]].
لكن يجب التفرقة بين الإشعاع الكهرومغناطيسي وهو الظاهرة التي يراد دراستها والموجة الكهرومغناطيسية وهي إحدى تمثيلات الإشعاع الكهرومغناطيسي، كما يوجد تمثيل آخر كمي يأخذ بعين الاعتبار الجسيمات ويبرز وجود [[فوتون|الفوتون]].
الموجة الضوئية هو عبارة عن موجة كهرمغنطيسية<ref>{{استشهاد بويب|مسار=https://physics.info/em-waves/|عنوان=Electromagnetic Waves|موقع=The Physics Hypertextbook|الأخير=Elert|الأول=Glenn| مسار أرشيف = https://web.archive.org/web/20190402081830/https://physics.info/em-waves/ | تاريخ أرشيف = 2 أبريل 2019 }}</ref><ref>{{استشهاد بويب|مسار=http://www.clerkmaxwellfoundation.org/html/maxwell-s_impact_.html|عنوان=The Impact of James Clerk Maxwell's  Work|موقع=www.clerkmaxwellfoundation.org| مسار أرشيف = https://web.archive.org/web/20180927092639/http://www.clerkmaxwellfoundation.org:80/html/maxwell-s_impact_.html | تاريخ أرشيف = 27 سبتمبر 2018 }}</ref> لها [[طول الموجة|طول موجي]] يقابل [[طيف مرئي|الطيف المرئي]]، أي تقريبًا بين الأطوال الموجية 400 و 800 [[نانومتر]]، والتي تقابل طاقات الفوتون من 1.5 إلى 3 [[إلكترون فولت]].
== لمحة تاريخية ==
[[ضوء|النظرية الموجية للضوء]] تم تطويرها بشكل رئيسي من قبل [[كريستيان هوغنس]] خلال سنوات 1670، ثم من قبل [[أوغستان-جان فرينل]]، وقد عارضت هذه النظرية نظرية الجسيمات الضوئية، التي دافع عنها [[إسحاق نيوتن|اسحق نيوتن]]. كما عمل [[كريستيان هوغنس]] أساسا على قوانين [[انعكاس (رياضيات)|الانعكاس]] و[[انكسار (فيزياء)|الانكسار]]، ووضع أوغستان-جان فرينل مفاهيم [[تداخل الموجات]] و[[طول الموجة|الطول الموجي]]. إن تصميم الضوء كموجة مكّن الفيزيائيين من تخيل وسيلة انتشار، [[أثير|الأثير]].
إن التقدم النظري العملاق تمثل في تأليف القوانين [[كهرومغناطيسية|الكهرومغناطيسية]] من قبل [[جيمس كليرك ماكسويل|جيمس كلارك ماكسويل]]، وقد مكّنت [[معادلات ماكسويل]] من توقع وجود موجات كهرومغناطيسية، و[[سرعة الضوء]]، وبالتالي سمح بفرضية أن الضوء هو موجة كهرمغنطيسية.
وقد تم اكتشاف [[موجة راديو|موجات الراديو]]، ذات التردد المنخفض والطول الموجي الطويل، في نهاية القرن التاسع عشر مع أعمال [[ألكساندر بوبوف]] و[[هاينريش هيرتز]] وإدوارد برانلي و[[نيكولا تسلا|نيكولا تيسلا]]. كما تم اكتشاف [[أشعة سينية|الأشعة السينية]]، ذات التردد العالي والطول الموجي المنخفض، من قبل [[فيلهلم كونراد رونتغن]] في عام 1895. ثم تم حل مشكلة [[إشعاع الجسم الأسود]] من قبل [[ماكس بلانك]] في عام 1901، عن طريق إدخال [[ثابت بلانك]] والانقطاعات التي أوضحها '''[[ألبرت أينشتاين|ألبرت آينشتاين]]''' في عام 1905، في عمله على [[ظاهرة كهروضوئية|التأثير الكهروضوئي]]، من خلال اقتراح وجود '''كمات الطاقة'''. هذه كمات أوالكوانتا هي أساس الفرضية لنموذج [[فوتون|الفوتون]]، وهو توليفة بين الطرق الموجية والجسيمية للضوء<ref>{{استشهاد بويب|مسار=https://www.nobelprize.org/prizes/themes/the-dual-nature-of-light-as-reflected-in-the-nobel-archives/|عنوان=The Dual Nature of Light as Reflected in the Nobel Archives|موقع=www.nobelprize.org| مسار أرشيف = https://web.archive.org/web/20180515190522/https://www.nobelprize.org/nobel_prizes/themes/physics/ekspong/ | تاريخ أرشيف = 15 مايو 2018 }}</ref>، مما يعطي فكرة تعميم لكل المادة: [[ميكانيكا الكم]].
== الوصف ==
الموجات الكهرومغناطيسية (اضطرابات المجالات الكهربائية والمغناطيسية) هي نتيجة لتسارع جسيمات مشحونة متسارعة.
الموجة الكهرومغناطيسية كجميع [[موجة|الموجات]] يمكن تحليلها باستخدام [[تحليل طيفي|التحليل الطيفي]]؛ كما يمكن أن تحلل الموجة إلى ما يسمى بالموجات «[[أحادي اللون|أحادية اللون]]» (انظر أيضًا طيف الموجة المستوية).
الموجة الكهرومغناطيسية الأحادية اللون يمكن تمثيلها بواسطة ثنائي القطب الكهربائي المهتزّ، وهذا النموذج يعكس على نحو مناسب، على سبيل المثال، ذبذبات سحابة الإلكترونات في [[ذرة]] الناتجة عن [[تبعثر رايلي|تبعثر ريليه]] (نموذج الإلكترون المرتبط).
اختلافات المجالات الكهربائية والمغناطيسية مرتبطة في [[معادلات ماكسويل]]، وبالتالي يمكننا أن نمثل الموجة من خلال واحد فقط من هذه المجالات، وبشكل عام الحقل الكهربائي.عندئذ يمكن كتابة المعادلة العامة لموجة مستوية أحادية اللون:
[[ملف:Onde electromagnetique.svg|تصغير|يسار|550px|موجة يتغير فيها المجال الكهربي والمجال مغناطيسي متعامدان وتنتشر الموجة في الاتجاه العمودي على المستوي الذي يتغير فيه المجالان]]
: <math>\vec{E}(\vec{r},t) = \cos(\omega t - \vec{k} \cdot \vec{r} + \varphi) \cdot \vec{E}_0</math> حيث
* <math>\omega </math> هي النبض وتساوي <math>\frac{2 \pi c}{\lambda}</math>،
* <math>{\vec{r}}</math> هو الشعاع الرياضي لموضع النقطة المعيّنة،
* <math>\vec{k}</math> هو الشعاع الرياضي للموجة حيث قياسه <math>\frac{2\pi}{\lambda}</math>،
* <math>\lambda</math> هي طول الموجة،
* <math>\varphi</math> هو [[طور موجة]].
ونستعمل أيضا '''الصيغة المركبة''' : <math>\vec{E}(\vec{r},t) = e^{i \cdot (\omega t - \vec{k} \cdot \vec{r} + \varphi)} \cdot \vec{E}_0</math>
== الخصائص ==
=== أ‌. الاستقطاب ===
الاستقطاب يشمل الاتجاه واتساع المجال الكهربائي. وعندما يدور المجال الكهربائي حول محوره بشكل عشوائي وغير متوقع مع مرور الوقت نحصل على موجة غير مستقطبة أو طبيعية. أما استقطاب الموجة يؤدي إلى إعطاء مسار محدد للحقل الكهربائي. ولذلك نجد عدة أنواع من الاستقطاب:
* الاستقطاب الخطي عند البقاء في نفس المستوى دائمًا.
* الاستقطاب الدائري، يدور الحقل الكهربائي حول محوره لتشكيل دائرة.
* الاستقطاب الإهليلجي، يتحول الحقل الكهربائي حول محوره ويغير السعة لتشكيل إهليلج.
=== ب‌. السلوك الموجي ===
'''الانتشار''': في وسط [[متجانس (توضيح)|متجانس]] وله [[توحد الخواص]]، تنتشر الموجة الكهرومغناطيسية في خط مستقيم. أما عندما تواجه عقبة نحصل على [[حيود]]. وعندما يكون هناك تغيير في الوسط نحصل على انعكاس و[[انكسار (فيزياء)|انكسار]]، ونحصل أيضا على انكسار إذا تغيرت خصائص الوسط (عدم التجانس). انظر أيضا مبدأ هيجينز فريسنل.
'''انعكاس''': أثناء تغيير وسط الانتشار، يعود جزء من الموجة الكهرومغناطيسية إلى الوسط الأصلي هو الانعكاس. إن أفضل حالات الانعكاس المعروفة هي المرآة، ولكنها تتعلق أيضاً بالأشعة السينية (مرايا الأشعة السينية) والموجات الراديوية: الانعكاس على الأيونوسفير لموجات ميغاهيرتز، الهوائي المكافئ، الانعكاس على القمر.
'''الانكسار''': أثناء تغيير وسط الانتشار، إذا كان الوسيط الثاني شفافًا للموجة، فإنه ينتشر من خلال اتجاه مختلف. هذا يتعلق بالضوء ([[عدسة (بصريات)]]، [[سراب]])، ولكن يحصل هذا أيضا لموجات الراديو (انكسار HF في [[غلاف أيوني|الأيونوسفير]]).
'''التشتت''': عندما تتصادم موجة مع ذرة فإنها تغير اتجاهها وتنتشر. نجد عدة أنواع من التشتت، وهو تشتت رايلي المعروف باسم الانتشار الإلكتروني والذي لا تغيّر فيه الموجة طولها الموجي، وتشتت رامان وهو الانتشار الإلكتروني مع انخفاض أو زيادة الطول الموجي، وتشتت كومبتون في حالة تشتت الأشعة السينية على ذرات خفيفة حيث يزداد طول الموجة.
'''التداخل''': مثل جميع الموجات، يمكن أن تتداخل الموجات الكهرومغناطيسية. في حالة الاتصالات الراديوية مما يتسبب هذا في تداخل الإشارات (انظر أيضاً نسبة الإشارة على الضوضاء).
'''الحيود''': يسمى تداخل الموجات المبعثرة الحيود، ويتم دراستعا في الانعراج من خلال شق، شقوق يونغ، مقضب الحيود، [[علم البلورات]] بالأشعة السينية، الفضاء المتبادل.
'''تدفق الطاقة''': يتم إعطاء تدفق الطاقة عبر سطح معين بواسطة تدفق سهم التوجيه [[جون هنري بوينتنج]].
=== ج. الإزدواجية موجات - جسيمات ===
نظرية الموجات الكهرومغناطيسية تكمّل نظرية الفوتون. في الواقع، توفر الموجة وصفًا أكثر صلة للإشعاع بالنسبة للترددات المنخفضة (مثل الأطوال الموجية الطويلة) مثل موجات الراديو.
تمثل الموجات الكهرومغناطيسية أمرين:
* التغيّرات العيانية للمجال الكهربائي والمجال المغنطيسي؛
* الدالة الرياضية لموجة الفوتون، أي التربيع القياسي للموجة هو احتمال وجود فوتون.
عندما يكون تدفق الطاقة كبيرًا أمام طاقة الفوتونات، يمكننا أن نعتبر أن لدينا تدفقًا شبه مستمر للفوتونات، وتتداخل المفكرتان. لم يعد هذا صحيحًا عندما كان تدفق الطاقة منخفضًا (نرسل الفوتونات واحدًا تلو الآخر)، ففكرة «التباين العياني» (المتوسط) لم تعد منطقية بعد الآن.
يتم إعطاء تدفق الطاقة عن طريق سهم التوجيه بوينتنج. يحمل كل فوتون «كمية» محددة من الطاقة تساوي E = h • ν ، حيث h هي ثابت بلانك و ν التردد. ومن الممكن بالتالي حساب تدفق الفوتونات عبر السطح.
== مراجع ==
{{مراجع}}
== انظر أيضًا ==
* [[موجة كهرومغناطيسية]]
* [[ضوء]]
* [[طاقة]]
* [[الجسم الأسود|جسم أسود]]
== وصلات خارجية ==
 [https://sites.google.com/site/kungpestsuame/electromagnetisme-79211301 Electromagnetism] - Electromagnetisme pdf télécharger (de Richard Taillet)
{{ضبط استنادي}}
{{روابط شقيقة}}
{{شريط بوابات|إلكترونيات|إنترنت|اتصال عن بعد|الفضاء|الفيزياء|الكيمياء|بصريات|تاريخ العلوم|تقانة نووية|راديو|طب|علم الفلك|علم النبات|علوم|نجوم|هندسة}}
[[تصنيف:إشعاع كهرطيسي]]
[[تصنيف:بصريات فيزيائية]]
[[تصنيف:هاينريش هيرتز]]