ien.edu.sa · 2018-07-22 · .ﱄﺍﻮﺘﻟﺍ ﲆﻋ ﺎﻌﻣﹰ ﻥﻼﺼﺘﻳ...

E

E

E

E

E

E

EB

B

B

B

B

B

B

B

3-2

ElectricandMagneticFieldsinSpace

كيف تنتـرش املوجات •

الكهرومغناطيسية يف الفضاء. مسائل تتضمن خصائص •

املوجات الكهرومغناطيسية. العوامل املؤثرة يف قدرة •

اهلوائـي عـىل التقـاط موجة طـول هلـا كهرومغناطيسـية

د. موجي حمد مسـائل تتضمن انتشـار •

املوجات الكهرومغناطيسـية يف املواد العازلة للكهرباء.

املوجات الكهرومغناطيسية

العوازل الكهربائيةاهلوائي

الطيف الكهرومغناطييساإلشعاع الكهرومغناطييس

الكهرباء اإلجهاديةاملستقبل

كيف تنتـرش املوجات •

الكهرومغناطيسية يف الفضاء. مسائل تتضمن خصائص •

املوجات الكهرومغناطيسية. العوامل املؤثرة يف قدرة •

اهلوائـي عـىل التقـاط موجة طـول هلـا كهرومغناطيسـية

د. موجي حمدمسـائل تتضمن انتشـار •

املوجات الكهرومغناطيسـية يف املواد العازلة للكهرباء.

املوجات الكهرومغناطيسية

العوازل الكهربائيةاهلوائي

الطيف الكهرومغناطييساإلشعاع الكهرومغناطييس

الكهرباء اإلجهاديةاملستقبل

k’É› πã“ ∫Éμ°TC’G √òg 3-5 ,(b) Év«°ù«WÉæ¨e k’É›h ,(a) Év«ãM Év«FÉHô¡c

.(c) É k©e Év«°ù«WÉæ¨eh Éqk«FÉHô¡c ÚdÉ›h

عىل الرغم من أنك قد ال تدرك املوجات الكهرومغناطيسية إال أنك تعتمد عليها يوميا. فبث اإلشـارات من حمطات اإلذاعة والتلفزة، واألقـامر االصطناعية التي تدور حول األرض، وحتى تلك املوجات الصادرة عن املجرات البعيدة، تعد مجيعها موجات كهرومغناطيسية. ـا يف منتجات اسـتهالكية شـائعة مثل أفران وتسـتخدم املوجـات الكهرومغناطيسـية أيضامليكروويف، وأجهزة التحكم عن بعد، واهلواتف اخللوية وغريها. وستتعلم يف هذا اجلزء عن املجاالت التي تعمل باملوجات الكهرومغناطيسية، وكيفية إنتاج هذه املوجات واستقباهلا.

ElectromagneticWaves حـدث تقدم كبـري يف فهم املوجات الكهرومغناطيسـية خالل القرن التاسـع عرش، وأدت

هذه التطورات إىل تطوير أجهزة وتقنيات جديدة كان هلا أثر كبري يف املجتمع احلديث.ا لطالبه يف عام 1821م بينام كان العامل الدنامركي أورستيد يقدم عرضالحـظ انحـراف إبرة البوصلة عند اقرتاهبا من سـلك يرسي فيه تيـار كهربائي، وأدرك أن مالحظته تعرض ربطا أساسـيا بني الكهرباء واملغناطيسـية. وتوصل أورستيد إىل أن التيار ا. ولقد املار يف موصل يولد جماال مغناطيسيا، وأن التيار املتغري يولد جماال مغناطيسيا متغريأحدثت هذه االكتشافات ثورة يف األوساط العلمية، وقاد إىل سيل من البحوث اجلديدة. وبعد مرور إحد عرشة سـنة عىل هذه التجارب، اكتشـف كل من العاملني مايكل فارادي وجوزيـف هنري - كل عىل حـدة - احلث الكهرومغناطييس. واحلـث الكهرومغناطييس هـو إنتاج جمال كهربائي بسـبب جمال مغناطيـيس متغري. ومن املثري لالهتـامم أن املجاالت ح يف الشكل 5a-3. لذا الكهربائية احلثية تتولد حتى لو مل يكن هناك أسالك. كام هو موض. الحظ أن خطوط املجال ا مماثـال فـإن املجال املغناطيـيس املتغري يولد جماال كهربائيا متغريح يف الشـكل 5a-3؛ وذلك ألنه ال الكهربائي احلثي تشـكل حلقات مغلقة، كام هو موضتوجد شـحنات عند النقاط التي تبدأ منها خطوط املجال، أو عند النقاط التي تنتهي فيها،

ا للمجال الكهروسكوين. خالف

a

b

c

83

SA.PH12.SE.COUR.CH03.indd 83SA.PH12.SE.COUR.CH03.indd 83 6/27/18 1:24 PM6/27/18 1:24 PM

افـرتض الفيزيائـي اإلسـكتلندي جيمـس ماكسـويل يف عـام 1860م أن عكـس احلـث ح يف ا. وهذا موض ا؛ فالتغري يف املجال الكهربائي يولد جماال مغناطيسـيا متغري صحيح أيضا أن الشحنات الكهربائية ليست رضورية؛ فاملجال الشكل 5b-3. واقرتح ماكسويل أيضالكهربائـي املتغـري وحده يمكن أن يولد جماال مغناطيسـيا. ثم توقع ماكسـويل أن كال من الشـحنات املتسـارعة واملجاالت املغناطيسـية املتغرية تولد جماالت كهربائية ومغناطيسية

ا يف الفضاء. تتحرك معا يف الفضاء املوجات الكهرومغناطيسية، ى املجاالن املغناطييس والكهربائي املنترشان مع ويسمن موجة كهرومغناطيسية. أو موجة EM. ويوضح الشكل 5c-3 اجتاهات املجاالت التي تكوويف عام 1887م أثبت الفيزيائي األملاين هنريش هرتز عمليا صحة نظرية ماكسـويل. كام أدت

نظرية ماكسويل إىل وضع تصور كامل للكهرباء واملغناطيسية.ا أن رسعة املوجة الكهرومغناطيسـية وجد مؤخـرتساوي تقريبا m/s 8 10×3.00، ويرمز هلا بالرمز c، وهي رسعة الضوء. وتنتقل املوجات الكهرومغناطيسـية- ومنهـا الضـوء- يف الفضاء برسعـة c. ويرتبط كل مـن طول املوجة

الكهرومغناطيسية وترددها ورسعتها بالعالقة اآلتية:

يف هذه املعادلة يقاس الطول املوجي λ بوحدة m، وتقاس الرسعة v بوحدة m/s، ويقاس الـرتدد f بوحـدة Hz. والحـظ أن الرسعة v ألي موجة كهرومغناطيسـية تنتقل يف الفراغ

تساوي رسعة الضوء c، ولذلك فإن العالقة اخلاصة باملوجة الكهرومغناطيسية تصبح:λ = c _

f

c = 3.00× 10 8 m/s حيثالحـظ أن حاصل رضب الطول املوجي يف الرتدد ألي موجة كهرومغناطيسـية هو مقدار ثابـت ويسـاوي c. ولذلك عندما يـزداد الطول املوجـي يقل الـرتدد، والعكس صحيح. أي أن املوجـة الكهرومغناطيسـية ذات الطـول املوجي الكبري هلا تردد صغـري، بينام املوجة

الكهرومغناطيسية ذات الطول املوجي الصغري هلا تردد كبري.

λ = v _ fالعالقة بني الطول املوجي والرتدد ملوجة

ا عىل ترددها. الطول املوجي للموجة يساوي مقدار رسعتها مقسوم

ما مقدار رسعة موجة كهرومغناطيسية يف اهلواء إذا كان ترددها Hz 19 10 ×3.2؟ 15.

ما طول موجة الضوء األخرض إذا كان تردده Hz 14 10×5.70؟ 16.

ما طول موجة كهرومغناطيسية ترددها Hz 14 10 ×8.2؟ 17.

ما تردد موجة كهرومغناطيسية طوهلا املوجي m 2- 10 ×2.2؟ 18.

84


اسـتخدم 19. اهلـواء؟ يف املنتقلـة الكهرومغناطيسـية املوجـة رسعـة مقـدار مـا c = 299792458 m/s يف حساباتك.

إذا كان ثابت العزل الكهربائي للامء 1.77 فام مقدار رسعة انتقال الضوء يف املاء؟ 20.

إذا كانـت رسعة الضوء خـالل مادة m/s 8 10× 2.43، فـام مقدار ثابت العزل 21.الكهربائي للامدة؟

انتشار املوجات الكهرومغناطيسية خالل مادة يمكن أن تنترش املوجات الكهرومغناطيسية ا؛ فسـقوط أشـعة الشـمس عـىل كأس زجاجية هبـا ماء مثال عـىل انتقال خـالل املادة أيضموجـات الضوء خالل ثالث مواد خمتلفة؛ اهلواء والزجـاج واملاء، وهي مواد غري موصلة للكهربـاء، وتسـمى العوازل الكهربائيـة. وتكون رسعة املوجة الكهرومغناطيسـية خالل

العازل دائام أقل من رسعتها يف الفراغ، ويمكن حساهبا بالعالقة: v= c ___

√__

K

،m/s بوحدة c وتقاس رسعة الضوء ،m/s بوحدة v يف هذه املعادلة تقاس رسعة املوجةوقيمتها تساوي m/s 8 10×3.00. أما ثابت العزل الكهربائي النسبي K فليس له وحدات. ،K=1.00054 ويف اهلـواء .c ورسعة املوجة يف الفراغ تسـاوي K=1.00000 ويف الفـراغ

.c ولذلك تنتقل املوجة الكهرومغناطيسية يف اهلواء أبطأ قليال من

تنترش املوجات الكهرومغناطيسـية كام يف م لبث واسـتقبال الشـكل 6-3. واهلوائـي هو سـلك يتصـل بمصدر تيار متنـاوب مصما يف اهلوائي الذي املوجـات الكهرومغناطيسـية. ويولد املصـدر املتناوب فرق جهد متغـريهيتز برتدد مساو لرتدد مصدر التيار املتناوب، ويولد فرق اجلهد املتناوب هذا جماال كهربائيا ا جماال ا عن اهلوائـي. واملجـال الكهربائي املتغري يولـد أيض ا ومبتعد ا مماثـال؛ منتـرش متغـريا مع الصفحة. وعىل الرغم مـن أن املجال املغناطييس غري ظاهر ا متعامد مغناطيسـيا متغـريا عن اهلوائي. وينشـأ عن ترابـط املجاالت الكهربائية يف الشـكل 6-3 إال أنه ينترش مبتعد

ا موجات كهرومغناطيسية تنترش يف الفضاء برسعة الضوء. واملجاالت املغناطيسية مع

QÉ```«àdG Qó```°üe ó``` qdƒj 3-6

ó```¡L ¥ô``à »```FGƒ¡dÉH ∫ƒ```°UƒŸG ÜhÉ```æàŸG

¥ôa ‘ Ò¨àdG Gò```gh ,»```FGƒ¡dG ‘ G kÒ```¨àe

.(a) G kÒ¨àe Év«FÉHô¡c k’É› ódƒj ó¡÷G

k’É```› Ò```¨àŸG »```FÉHô¡μdG ∫É```éŸG ó```dƒj

»°ù«WÉæ¨ŸG ∫É```éŸGh .G kÒ¨àe É``` v«°ù«WÉæë

.É``` v«FÉHô¡c k’É```› ó```dƒj √Qhó```H ó```dƒàŸG

á```LƒŸG ô```°ûàæàa á```«∏ª©dG √ò```g ô```ªà°ùJh

.»FGƒ¡dG øY Ió©àÑe á```«°ù«WÉæëhô¡μdG

.(c) h (b)

+

- +

- +

-

a b c

85


لـو أمكن رؤيـة املوجـات الكهرومغناطيسـية القادمة فسـتظهر املجاالت املتغـرية، كام يف الشـكل 7-3. حيث يتذبذب املجال الكهربائي إىل أعىل وإىل أسـفل، بينام يتذبذب املجال املغناطيـيس بزوايا قائمة مع املجـال الكهربائي. وكال املجالني متعامدان عىل اجتاه انتشـار املوجة. الحظ أن املوجة الكهرومغناطيسـية الناجتة بواسـطة اهلوائي مستقطبة؛ وذلك ألن

املجال الكهربائي مواز ملوصل اهلوائي.

E

v

v

E

E

E

B

B

B

B »FÉHô¡μdG ÚdÉéŸG øe AGõLCG 3-7 ób »FGƒ¡dG á£°SGƒH øjódƒàŸG »°ù«WÉæ¨ŸGh

ßM’ .(a) í q°Vƒe ƒg Éªc ,Ée á¶◊ ‘ hóÑJ

,¿GóeÉ©àe »°ù«WÉæ¨ŸGh »FÉHô¡μdG ÚdÉéŸG ¿CG

.(b) v áLƒŸG áYô°S √ÉŒG ≈∏Y ¿ÉjOƒªYh

X

Hz m

106 Hz1 MHz

103 m1 km

10-4 m(0.1 mm)

10-6 m(1 μm)

10-9 m (1 nm)

10-12 m (1 pm)

10-15 m

100 m

10 m

1 m

1 cm

108 Hz

1010 Hz

1012 Hz

1014 Hz

1016 Hz

1018 Hz

1020 Hz

1022 Hz

1024 Hz

1 GHz

b

a

øe É kYGƒfCG Ú```Ñj §£îŸG 3-8 .á«LƒŸG É¡dGƒWCGh á«°ù«WÉæ¨ehô¡μdG äÉYÉ©°TE’G

86


ájRGõàgG IQhO πμ°ûdG í°Vƒj 3-9 Oóëjh .∞∏eh »FÉHô¡c ∞ãμe IôFGód á∏eÉc

πc äGRGõàg’G OóY ∞∏ŸGh ∞ãμŸG øe πc ºéM

.áŒÉædG áLƒŸG OOôJ …hÉ°ùJ »àdGh ,IôFGó∏d á«fÉK

ا بسـيطا فقط من الطيـف الكهرومغناطييس. وأطوال ل الضوء املرئي جزء يشـكاملوجات لبعض ألوان الضوء املرئي موضحة يف اجلدول 3-1.

أي ألوان الضوء له أكرب طول موجي؟ 1.

أي األلوان ينتقل أرسع يف الفراغ؟ 2.

حتيـد املوجـات ذات الطـول املوجـي األكرب حول األجسـام التـي تعرتض 3.مساراهتا أكثر من املوجات ذات الطول املوجي األقرص. أي األلوان سيحيد

بدرجة أكرب، وأهيا سيحيد بدرجة أقل؟ احسب مد الرتدد لكل لون من ألوان الضوء املعطاة يف اجلدول 3-1. 4.

3-1

(nm) نييل-بنفسجي

أزرق أخرض أصفر برتقايل

أمحر

390 حتى 455

455 حتى 492

492 حتى 577

577 حتى 597

597 حتى 622

622 حتى 700

ProducingElectromagneticWaves

تعلمت أنه يمكن ملصدر متناوب متصل هبوائي أن يرسل موجات ،AC كهرومغناطيسـية، ويكـون تـردد املوجة مسـاويا لـرتدد دوران مولد التيـار املتناوبـدد بــ kHz 1 تقريبا. ويوضح الشـكل 8-3 مد الرتددات واألطـوال املوجية التي وحي

تشكل مجيع أشكال اإلشعاع الكهرومغناطييس، وتسمى الطيف الكهرومغناطييس. الطريقة الشائعة لتوليد موجات كهرومغناطيسية ا عىل التوايل. ذات ترددات كبرية هي استخدام ملف (حمث) ومكثف كهربائي يتصالن معنتج فرق اجلهد فإذا شـحن املكثف ببطارية فسـوف خيزن فيه شـحنات كهربائية وبذلـك يالكهربائـي بني لوحيه جماال كهربائيا. وعند فصل البطارية يفقد املكثف شـحنة عن طريق تدفـق اإللكرتونـات املختزنـة فيـه خالل امللـف، مولدة جمـاال مغناطيسـيا. وعندما يفقد املكثف شـحنته ينهار املجال املغناطييس للملف، فتتولد قوة دافعة كهربائية حثية عكسية، ويعاد شحن املكثف يف اجتاه معاكس، وتتكرر العملية. وعند توصيل هوائي باملكثف تبث

ح الشكل 9-3 دورة اهتزازية كاملة. جماالت املكثف يف الفضاء. ويوض

I I

I

II

I

87


áHòHòdG ¿ƒμJ ∫ƒëŸG ‘ 3-10 ádÉM ‘ …ƒfÉãdG ∞∏ŸG øY áŒÉædG IÈμŸG

≈∏Y ßaÉ–h ,∞ãμŸGh ∞∏ŸG IôFGO ™e ÚfQ

.äGRGõàg’G çhóM QGôªà°SG

á∏eÉM áLƒe ádhO πc »a á«æ©ªdG IQGRƒdG O qóëJ

áYGPE’G äÉ£ëe øe á£ëe πμd IOóëe äGOOôàH

á£ëªdG åÑJ .É¡«°VGQCG øe åÑJ »àdG RÉØ∏àdG hCG

•É≤àdG óæYh .á∏eÉëdG É¡JÉLƒe ô««¨J ≥jôW øY

áLƒªdG π°üØæJ RÉØ∏àdG hCG ´ÉjòªdÉH á```LƒªdG

É¡∏ªëJ »àdG äÉeƒ∏©ªdG èdÉ©Jh ,G kó«©H á∏eÉëdG

.IógÉ°ûªdG hCG ´Éª°ùdG ∂æμªj å«ëH ,áLƒªdG

يف دائرة امللف واملكثف، حيتوي كل من املجال املغناطييس املتولـد يف امللف واملجـال الكهربائي املتولد يف املكثف عىل طاقة. عندمـا يكون للتيار قيمة ا عظمى يكون للطاقة املختزنة يف املجال املغناطييس قيمة عظمى، وعندما يصبح التيار صفريكـون للمجـال الكهربائي يف املكثف قيمـة عظمى، وتصبح الطاقة مجيعهـا ممثلة يف املجال الكهربائـي. وتكون الطاقة الكلية للدائرة (جمموع طاقتـي املجالني الكهربائي واملغناطييس ا بواسـطة املوجـات والطاقـة احلراريـة الضائعـة يف األسـالك، والطاقـة املحمولـة بعيـدا ثابتا. وتسـمى الطاقة التي حتمل أو تشـع عىل شـكل الكهرومغناطيسـية املتولـدة) مقـدار

موجات كهرومغناطيسية اإلشعاع الكهرومغناطييس.

B

وإذا زودت دائرة امللف واملكثف بنبضات جهد برتددات مناسبة فإهنا حتافظ عىل استمرار حـدوث االهتـزازات يف الدائـرة. وهنـاك طريقة لعمل ذلـك تتمثل يف إضافـة ملف آخر ح يف الشـكل 10-3 يزداد التيار إىل الدائـرة لتشـكيل حمول كهربائي. ففي املحـول املوضاملتناوب احلثي الناتج يف امللف الثانوي بواسطة مضخم، ويعاد إىل امللف واملكثف. يف هذا

النوع من الدوائر يمكن توليد ترددات تصل إىل MHz 400 تقريبا.

88


يمكـن زيادة تـردد االهتزاز الناتج بواسـطة دائرة امللـف واملكثف عن طريـق تقليـل حجم كل من امللف واملكثف املسـتخدمني. ومع ذلك ال تسـتخدم امللفات أو املكثفـات املنفـردة للرتددات التـي تزيد عىل GHz 1؛ حيث يسـتخدم التجويف الرنان .100 GHz 1 و GHz لتوليـد املوجات امليكروية ذات الرتددات الكبرية التي ترتاوح بنيوالتجويـف الرنـان صنـدوق عىل شـكل متوازي مسـتطيالت يعتمد يف عملـه عىل امللف ا. وحيدد حجم الصندوق تردد االهتزاز. فأفران امليكروويف مثال هلا جتاويف واملكثف مع

رنانة تولد موجات ميكروويف تستخدم يف طهي الطعام.ولتوليـد أعىل تردد للموجـات حتت احلمراء جيب تصغري حجـم التجويف الرنان ليصبح بحجم اجلزيء. فاإللكرتونات املهتزة التي تولد موجات حتت محراء هي يف احلقيقة ضمن أبعـاد اجلزيئات. أمـا موجات الضـوء املرئي واملوجات فوق البنفسـجية فتتولد بواسـطة اإللكرتونات املوجودة داخل الذرات. وأما األشـعة السـينية X-ray وأشعة جاما فتنشآن عن مسـارعة الشـحنات يف نو الـذرات. ومجيع املوجات الكهرومغناطيسـية تنشـأ عن

مسارعة الشحنات، وتنترش برسعة الضوء. ال تعد امللفات واملكثفات الطريقة الوحيدة لتوليد ه عند تطبيق جهد كهربائي عربها، وتعرف هذه اجلهود املتذبذبة. فبلورات الكوارتز تتشواخلاصية باسم الكهرباء اإلجهادية. فعند تطبيق جهد متناوب عىل مقطع عريض من بلورة كوارتز تنتج اهتزازات مستمرة. وتكون العالقة بني سمك البلورة وتردد االهتزازة خطية ـا كام يف اهتـزاز قطعة فلزية عند ثنيهـا وتركها هتتز؛ حيث يمكـن قطع بلورة عكسـية، متامدة. وتولد الكوارتـز وتطبيـق جهـد معني عليها، فتتشـوه وتبـدأ يف االهتزاز برتددات حمـدا قوة دافعة كهربائية عندما تتشوه البلورة. وألن هذه القوة خاصية الكهرباء اإلجهادية أيضالدافعة الكهربائية تنتج برتدد مساو لرتدد البلورة نفسه، فإنه يمكن تضخيمها وإعادهتا إىل البلورة؛ للمحافظة عىل استمرار االهتزاز. وتستخدم بلورات الكوارتز عادة يف الساعات؛

ألن ترددات اهتزازاهتا ثابتة تقريبا.

89

SA.PH12.SE.COUR.CH03.indd 89SA.PH12.SE.COUR.CH03.indd 89 7/3/18 11:54 AM7/3/18 11:54 AM

ReceptionofElectromagneticWaves

اآلن وبعـد أن عرفـت كيفيـة توليـد املوجـات الكهرومغناطيسـية وبثها، كيف تتوقـع طريقة اسـتقباهلا؟ إن التقاط هـذه املوجات يتطلب هوائيا. كام هو موضح يف الشـكل 11-3، حيث تعمـل املجاالت الكهربائية للموجات عىل تسـارع إلكرتونات املادة املكونة للهوائي، ويكون التسارع أكرب ما يمكن عندما يوجه اهلوائي يف اجتاه استقطاب املوجة نفسه. وهذا حيدث عندما ا الجتاه املجاالت الكهربائية للموجة؛ حيث يتذبذب فرق اجلهد بني طريف يكون اهلوائي موازياهلوائي برتدد املوجة الكهرومغناطيسـية نفسه. ويصبح للجهد قيمة عظمى عندما يكون طول اهلوائي مسـاو لنصف الطول املوجي للموجة التـي نريد التقاطها. لذلك يصمم طول اهلوائي بحيث يساوي نصف الطول املوجي للموجة التي يفرتض التقاطها. فاهلوائي املصمم اللتقاط ا من اهلوائي املصمم اللتقاط موجات امليكروويف. موجات الراديو وموجات التلفاز أطول كثريإن استخدام هوائي مكون من سلك واحد يمكننا من الكشف عن املوجات الكهرومغناطيسية إال أن استخدام عدة أسالك أكثر فاعلية؛ حيث يتكون هوائي التلفاز غالبا من سلكني أو أكثر ن املجاالت الكهربائية الناجتة عن تفصل بينهام مسافة تعادل ربع الطول املوجي للموجة. وتكو

األسالك منفردة أنامط تداخل بناء تعمل عىل زيادة قوة اإلشارة.من املهم أن تعرف أن مجيع املوجات الكهرومغناطيسـية هلا خصائص االنعكاس واالنكسـار واحليود. ولذلك ال نستغرب أن األطباق الالقطة تعكس املوجات الكهرومغناطيسية القصرية ا كام تعكس مرايا القطع املكافئ موجات الضوء املرئي. وتكون مساحة سطح الطبق جدا، متاما عىل التقاط موجات الالقط كبرية؛ وذلك جلمع املوجات وتركيزها، وهذه املساحة جتعله قادرالراديـو الضعيفـة. ويعمل الطبق الالقط عـىل عكس املوجات التي يسـتقبلها، وتركيزها عىل قطعة أو جهاز يسـمى الالقـط. ويثبت الالقط بثالثة قوائم فـوق الطبق. وحيتوي الالقط عىل هوائي قصري ثنائي القطب، يرسـل إشـارات إىل املسـتقبل وهو جهاز يتكون من جهاز هوائي

ودائرة ملف ومكثف وكاشف لفك شفرة اإلشارة وحتليلها باإلضافة إىل مضخم. هناك العديد من حمطات اإلذاعة والتلفاز التي تبث املوجات الكهرومغناطيسية املختلفة يف الوقت نفسه. فإذا أردنا أن نستقبل املعلومات التي تبث من حمطة ما فإنه جيب اختيار املوجـات اخلاصة هبذه املحطـة، والختيار موجات ذات تردد معـني (ورفض باقي املوجات) يستخدم املوالف؛ وهو دائرة مكثف وملف متصل هبوائي. وتعدل السعة الكهربائية للمكثف ا لـرتدد املوجة املطلوبة. وعندما حيدث ذلك تعمل حتى يصبح تردد اهتزازات الدائرة مسـاوي

املوجات ذات الرتدد املطلوب اهتزازات حمددة لإللكرتونات يف الدائرة. حتمل املوجات الطاقة واملعلومات؛ فاملوجات التي تردداهتا ضمن منطقة األشعة حتت احلمراء وأشعة امليكروويف تعمل عىل مسارعة اإللكرتونات يف اجلزيئات؛ حيث تتحول طاقة املوجات إىل طاقة حرارية يف اجلزيئات. وهذه هي طريقة عمل فرن امليكروويف يف تسخني الطعام.ا نقل الطاقة إىل اإللكرتونات؛ فمثال يسـتفاد مـن هذه احلقيقة يف ويمكـن ملوجات الضـوء أيضاألفـالم الفوتوجرافية؛ حيث تعمـل الطاقة يف موجات الضوء عىل إحـداث تفاعالت كيميائية داخل الفيلم، فتكون النتيجة تسـجيال دائام للضوء القادم من اجلسم، والساقط عىل الفيلم. ويف الرتددات الكبرية - ومنها األشعة فوق البنفسجية UV - تسبب اإلشعاعات حدوث العديد من التفاعالت الكيميائية، ومنها تلك التي حتدث يف اخلاليا احلية وتسـبب حروق الشـمس وسمرة

اجللد، واألمراض اخلطرية أحيانا.

E

á«FÉHô¡μdG ä’ÉéŸG 3-11 á«YGPE’G åÑdG á£fi IQÉ°TE’ IÒ¨àŸG

äÉ```fhÎμdE’G á```YQÉ°ùe ≈```∏Y π```ª©J

π```∏– º```K .»```FGƒ¡dG ‘ IOƒ```LƒŸG

á```LƒŸG ≈```∏Y á```dƒªëŸG äÉ```eƒ∏©ŸG

Ωó```îà°ùJ º```K É```¡ªî°†Jh á```«YGPE’G

.äƒ°U Èμe hCG áYÉª°S ‘ É¡∏«¨°ûàd

90


XRays غ مماثل أسـقط الفيزيائي األملاين وليام رونتجن عـام 1895م إلكرتونات خالل أنبوب مفرا جدا خـالل األنبوب ـح يف الشـكل 12-3. واسـتخدم فرق جهـد كبري لألنبـوب املوضإلكسـاب اإللكرتونات طاقـات حركية كبرية. وعند اصطـدام اإللكرتونات هبدف فلزي (األنود) داخل األنبوب الحظ رونتجن توهج شاشـة فوسـفورية قريبة. واستمر التوهج ا من حتى عند وضع قطعة خشـب بني األنبوب والشاشـة، فاستنتج رونتجن أن هناك نوع

األشعة ذات نفاذية كبرية خرجت من األنبوب.وألن رونتجن مل يعرف هذه اإلشـعاعات الغريبة فقد سامها األشعة السينية. وبعد أسابيع قليلة الحظ رونتجن أن الشاشـة الفسـفورية أصبحت معتمة بسـبب األشعة السينية، كام ا أن أنسجة اجلسم اللينة كانت شفافة بالنسبة لألشعة السينية، يف حني ال تنفذ اكتشف أيضاألشـعة السينية من العظام. ولقد عمل صورة باألشعة السينية لكف زوجته. ويف غضون

أشهر استفاد األطباء من االستعامالت الطبية القيمة هلذه الظاهرة.ومن املعلوم اآلن أن األشـعة السـينية هي موجات كهرومغناطيسـية ذات تردد كبري. ويف ،20000 V ع اإللكرتونات أوال بواسطة فرق جهد كبري يصل إىل أنبوب األشعة السينية ترسأو أكثر إلكساهبا رسعات كبرية جدا. وعندما تصطدم اإللكرتونات باملادة تتحول طاقاهتا احلركيـة الكبـرية إىل موجـات كهرومغناطيسـية ذات تردد كبري تسـمى األشـعة السـينية. وتسـارع اإللكرتونات يف أنابيب األشعة السينية يشبه تسارعها يف أنبوب األشعة املهبطية ن الصور يف التلفـاز القديـم CRT. فعندما تصطدم اإللكرتونات بالسـطح كأنبـوب تكـون. ويمكن هلذا التوقف الداخيل لشاشـة التلفاز تتوقف فجأة مسـببة توهج الفوسفور امللوا توليد أشـعة سـينية ضـارة، ولذلك حيتوي السـطح الداخيل املفاجـئ لإللكرتونات أيض

لشاشة التلفاز عىل مادة الرصاص إليقاف األشعة السينية ومحاية املشاهدين.

á«æ«°ùdG á©°TC’G å©ÑæJ 3-12 IÒÑc ábÉW äGP äÉfhÎμdEG ΩGó£°UG óæY

.á«æ«°ùdG á©°TC’G ÜƒÑfCG πNGO …õ∏a ±ó¡H

á«æ«°S á©°TCG êÉ```àfE’ ±ó¡dG Ò«¨J ø```μÁh

.áØ∏àfl á«Lƒe ∫GƒWCÉH

وضـح كيـف يمكـن للموجـات 22.الكهرومغناطيسية أن تنترش يف الفضاء؟

ما تردد موجة كهرومغناطيسية طوهلا املوجي 23.m 5- 10×1.5؟

حتتـوي هوائيات التلفـاز عادة عىل 24.ا إىل هـذه املعلومات ما قضبـان فلزية أفقية. اسـتناداسـتنتاجك حول اجتاهات املجـاالت الكهربائية يف

إشارات التلفاز؟ لبعض قنوات التلفاز ترددات أقل 25.

من ترددات حزمة FM يف املذياع، يف حني أن قنوات ا.ما اإلشـارة التي حتتاج أخر هلا ترددات أكرب كثريإىل هوائـي أطـول: القنوات ذات الـرتددات األقل، أم القنـوات ذات الرتددات األكـرب؟ علل إجابتك.

إذا كانت رسعـة الضوء يف 26.مادة جمهولـة هيm/s 8 10 ×1.98 فـام مقدار ثابت العـزل الكهربائي للـامدة املجهولة، علـام بأن رسعة ؟ 3.00×10 8 m/s تسـاوي الفـراغ يف الضـوء

فـوق 27. األشـعة معظـم حتجـب البنفسـجية UV الناجتة عن الشمس بطبقة األوزون يف الغـالف اجلـوي لـألرض. وقد اكتشـف العلامء فـوق األوزون طبقـة أن األخـرية السـنوات يف القطـب اجلنـويب وفـوق املحيـط املتجمـد الشـاميل أصبحـت رقيقة. اسـتخدم ما تعلمتـه عن املوجات الكهرومغناطيسية والطاقة لتوضح ملاذا يشعر بعض العلـامء بقلـق بالغ مـن اسـتنزاف طبقـة األوزون؟

3-2

91

SA.PH12.SE.COUR.CH03.indd 91SA.PH12.SE.COUR.CH03.indd 91 7/3/18 11:58 AM7/3/18 11:58 AM

ien.edu.sa · 2018-07-22 · .ﱄﺍﻮﺘﻟﺍ ﲆﻋ ﺎﻌﻣﹰ ﻥﻼﺼﺘﻳ...

Documents