مستكشف الطيف الكهرومغناطيسي – الطول الموجي والتردد وطاقة الفوتون والمصادر والاستخدامات والمخاطر
الفيزياءالاهتزازات والموجات16–17 سنة
جارٍ التحميل…
سجّل الدخول للتشغيلاسحب مؤشرًا على امتداد الطيف الكهرومغناطيسي المرسوم بمقياس لوغاريتمي، من موجات الراديو إلى أشعة غاما، واقرأ الطول الموجي λ والتردد f = c/λ وطاقة الفوتون E = hf بالجول وبالإلكترون فولت. يعرض كل نطاق مصادره وكواشفه واستخداماته ومخاطره، ويبيّن هل الإشعاع مؤيّن وهل يعبر الغلاف الجوي حتى سطح الأرض. وتعرض شاشة «الكواشف» الغرفة نفسها كما تراها العين، والكاميرا الحرارية، ومستقبل الموجات الميكروية، وصورة الأشعة السينية، وكاميرا غاما.
الدرس: الموجات الكهرومغناطيسية: الطيف الكهرومغناطيسي، c = fλ، طاقة الفوتون E = hf، الإشعاع المؤيّن وغير المؤيّن، النوافذ الجوية
ماذا تعرض
جميع الموجات الكهرومغناطيسية موجات مستعرضة تنتقل في الفراغ بالسرعة نفسها c = 3.00 × 10⁸ m/s، لذلك تربط العلاقة c = fλ بين التردد والطول الموجي. ويُبعث الضوء ويُمتص على هيئة فوتونات طاقة كل منها E = hf، فكلما قصر الطول الموجي زادت طاقة الفوتون. ويمتد الطيف على أكثر من 17 رتبة عشرية، ولهذا يُرسم بمقياس لوغاريتمي. وتستطيع الفوتونات التي تزيد طاقتها على نحو 10 eV أن تؤيّن الذرات، وهذا ما يجعل الأشعة السينية وأشعة غاما ضارة بالخلايا. ويسمح الغلاف الجوي بمرور الضوء المرئي ومعظم موجات الراديو، لكنه يمتص معظم الأشعة فوق البنفسجية والأشعة السينية وأشعة غاما.
طريقة الاستخدام
حرّك منزلق «الطول الموجي (مقياس لوغاريتمي)» أو اسحب على الطيف، واسحب على شريط الضوء المرئي لضبط اللون بدقة. اختر مصدرًا من «أمثلة» للانتقال إليه مباشرة. اقرأ λ وf وE في المربعات أسفل الطيف، واقرأ بطاقة النطاق لمعرفة المصادر والكواشف والاستخدامات والمخاطر. اضغط «تسجيل» لإضافة صفوف إلى الجدول، وتحقق من أن f·λ يبقى ثابتًا. انتقل إلى تبويب «الكواشف» لترى الغرفة نفسها بكاشف مختلف في كل نطاق.
المعاملات القابلة للتغيير
- الشاشة الطيف, الكواشف
- الطول الموجي: log₁₀(λ / m) -13–4
- إظهار نفاذية الغلاف الجوي
- إظهار موجة توضيحية
أسئلة للاستكشاف
- كم مرة تزيد طاقة فوتون الأشعة السينية ذات 50 keV على طاقة فوتون الضوء الأخضر؟
- لماذا تعمل التلسكوبات الراديوية على سطح الأرض، بينما يجب وضع تلسكوبات الأشعة السينية في المدار؟
- لماذا ترى الكاميرا الحرارية الشخص الدافئ، ولا ترى المشهد الذي خلف نافذة زجاجية؟
