الأنوا المختلفة للموجات

هناك فئتان واسعتان من الموجات على وجه التحديد: الفئة الأولى هي الموجات الميكانيكية التي يجب أن تمر من خلال مادة
فيزيائية كي تنتشر، والفئة الثانية هي الموجات الكهرومغناطيسية والتي لا تعد ضرورية للقيام بذلك.

في حين أن جميع الموجات تتمسك بمبدأ « نقل الطاقة دون نقل المادة »، فإن أشكال الموجة تشكل عائلة واسعة من الأشكال
التي يمكن من خلالها تحديد أنواع ذات خصائص فيزيائية متنوعة، وهناك فئتان واسعتان من الموجات على وجه التحديد:
الفئة الأولى هي الموجات الميكانيكية التي يجب أن تمر من خلال مادة فيزيائية كي تنتشر، والفئة الثانية هي الموجات
الكهرومغناطيسية والتي لا تعد ضرورية للقيام بذلك، أما الموجات الميكانيكية والصوتية يمكن أن تحدث من خلال النقر
بالأصبع على زاوية الطاولة لخلق الموجات الميكانيكية التي تنتشر في الهواء )صوت النقر( وفي الطاولة )الاهتزازات(،
وتعد موجات المياه مثالا آخرا، وتبدأ من التموجات التي تحدث في بركة المياه حتى موجات المد والجزر، كما أن الموجات
الزلزالية تنتمي إلى هذه الفئة؛ حيث تنشأ عن الصدمات الجيولوجية العميقة وتنتشر خلال القشرة الأرضية، وفي الطرف
الآخر من المقياس وبالضغط على الشريط المطاطي المشدود فإن الشريط يهتز ويولد موجات ميكانيكية تتحرك خلال
المطاط.
إلا أن الموجة الصوتية هي أكثر الموجات شمولية؛ فهي الموجة الناتجة عن الاهتزاز الميكانيكي للمادة وتنتقل عن طريق
الهواء أو الماء، كما أنها سهلة الاستخدام والتعديل، فإذا ما صدر كلام أو صراخ أو همس في اتجاه معين، فإن كل نبرة
صوت ستغير طول الموجة وسعة الصوت وتردده.
المجالات الكهرومغناطيسية
فئة متنوعة يمكن تصنيفها )FME تشكل الموجات الكهرومغناطيسية )المعروفة أيضا باسم المجالات الكهرومغناطيسية أو
حسب نطاقات التردد: ويعرف ذلك باسم « الطيف » الكهرومغناطيسي، ويمتد من أدنى الترددات )مثل خطوط الكهرباء( إلى
أعلى الترددات )الأشعة فوق البنفسجية والأشعة السينية وأشعة جاما(، وبين هذا وذاك توجد موجات الراديو )أو ترددات
الراديو( الطبيعية والتي تستخدم في الاتصالات وبطبيعة الحال في الضوء، فكل شيء تراه أعيننا ينتقل عن طريق المجالات
الكهرومغناطيسية، وتردده – أو لونه – يتوافق مع نطاق « مرئي » من الطيف.
فما الذي يميز المجالات الكهرومغناطيسية عن الموجات الصوتية؟ المجالات الكهرومغناطيسية لا تتطلب أي وسيلة للتحرك
بسرعة عالية جدا عبر مسافات شاسعة )مثل ضوء النجوم(، أو السفر عبر الفضاء الخالي أو المرور من خلال مواد معينة.
لا تخلط بين الموجات المؤينة وغير المؤينة:
يعكس تردد الموجة أيضا كمية الطاقة التي يمكن أن تحملها، ففي الترددات العالية جدا، أي أعلى بكثير من الطيف المرئي،
تكون كمية الطاقة هذه ذات أهمية لأنها قد تعدل هيكل المادة التي تمر من خلالها، فعلى سبيل المثال، عن طريق تغيير
جزيء وإطلاق إلكترون من ذرة وتحويله إلى أيون، وهذه الفئة المعروفة باسم « الإشعاع المؤين » خطيرة على الصحة في
حالة التعرض لها لفترات طويلة، ولهذا السبب ينصح بعدم قضاء وقت طويل في أجهزة الدبغ التي تعمل بالأشعة فوق
البنفسجية، كما يُنصح العاملين في مجال الأشعة الطبية بالاحتماء وراء الدروع الواقية من الأشعة السينية وارتداء مآزر
الرصاص، وعلى العكس فإن جميع الموجات الأقل من الطيف المرئي )خاصة أمواج الراديو( لا تحمل ما يكفي من الطاقة
لكسر رابط ذري أو جزيئي.
كثرة الاستخدامات
لكل نطاق من النطاقات الترددية المختلفة تطبيقاته الخاصة، بما في ذلك ما يلي:
تُستخدم الترددات المنخفضة والمنخفضة جدا )الأقل من 50 كيلو هرتز( في بعض الاتصالات التي تجرى تحت الماء
)المائية( أو في الكشف عن المعادن، وتنبعث من خطوط نقل الكهرباء، أما ترددات الراديو التي تتراوح من 100 كيلو
هرتز إلى 300 جيجا هرتز فإنها تعد مناسبة للاتصالات السلكية واللاسلكية مثل: الإذاعة والتلفزيون والرادار والاتصالات
الهاتفية اللاسلكية والهواتف المحمولة والواي فاي وغيرها، وتستخدم موجات الأشعة تحت الحمراء في أجهزة التحكم عن
بعد ومعدات الرؤية الليلية وبعض الأجهزة مثل مصابيح حاضنات التربية، كما أن الإشعاع المؤين له استخداماته، ولكن
بشرط اتخاذ إجراءات أمنية مشددة جدا، وهكذا تكمن الأشعة فوق البنفسجية وراء الاستخدامات المختلفة مثل أجهزة الدبغ
وأجهزة الكشف عن الأوراق النقدية المزورة وأجهزة تسلسل الحمض النووي، وفي نطاق الأشعة فوق البنفسجية الأعلى تتم
عملية الانتقال من الإشعاع غير المؤين إلى الإشعاع المؤين، ومن الممكن، وفقا لقواعد سلامة خاصة، أن يكون الإشعاع
المؤين مفيدا، وتستخدم الأشعة السينية للتنظير التألقي الطبي ومن أجل أمن الأماكن العامة )الماسحات الضوئية للأمتعة(
وفي الصناعة، خاصة لفحص قطع المعادن مثل ريش التوربينات النفاثة، وأخيرا، يمكن القول بأن أشعة جاما لها العديد من
الاستخدامات الطبية في التشخيص )التصوير الومضاني( والعلاج )العلاج الإشعاعي(.