أنواع الطيف الكهرومغناطيسي المختلفة

موجات الراديو (Radio waves)

تم اكتشاف موجات الراديو على يد الفيزيائي الألماني هاينريش هيرتز خلال سلسلة من التجارب في أواخر القرن التاسع عشر، والتي كانت تهدف إلى إثبات أن الحرارة والضوء يعتبران إشعاعات كهرومغناطيسية. تتميز موجات الراديو بطول موجي أكبر من الضوء المرئي، مما يجعلها واحدة من أهم أنواع الموجات المستخدمة في مجموعة واسعة من التطبيقات البشرية، وهي جزء أساسي من التكنولوجيا الحديثة. تُستخدم هذه الموجات في مختلف أشكال الاتصالات البشرية، وذلك لقدرتها الفائقة على الانتقال عبر الغلاف الجوي. تُستعمل ترددات مختلفة من موجات الراديو في العديد من المجالات مثل:

• التلفزيون.
• الهاتف المحمول.
• الاتصالات العسكرية.
• البث الإذاعي (FM و AM).
• شبكات الكمبيوتر اللاسلكية.

تتنوع أنواع موجات الراديو بناءً على طولها الموجي، وهي تُعتبر من الأكثر انتشارًا واستخدامًا على مستوى العالم. ومع ذلك، يُعتقد أن التعرض لكميات كبيرة من هذه الأشعة قد يُسفر عن تأثيرات سلبية على الصحة على المدى البعيد، ويزيد من احتمالية الإصابة بأمراض مثل السرطان. إلا أنه لا تزال هناك الحاجة لإجراء المزيد من الدراسات لتأكيد هذه الاعتقادات.

موجات الميكروويف (Microwaves)

يمتد تردد موجات الميكروويف بين 300 ميجاهيرتز و300 جيجاهيرتز في الطيف الكهرومغناطيسي، ويقع هذا النوع من الموجات بين موجات الراديو والأشعة تحت الحمراء. تُعتبر موجات الميكروويف مثالية للإرسال اللاسلكي وللإشارات التي تحتاج إلى ترددات واسعة. ولذلك، تُستخدم في العديد من المجالات مثل:

• الهواتف.
• إشارات الرادار.
• الأقمار الصناعية.
• التطبيقات الملاحية.
• الأجهزة الطبية والعلاجية.
• الأجهزة المنزلية؛ حيث تساهم أفران الميكروويف في تسخين الطعام باستخدام هذه الموجات.

تعتمد تقنية الميكروويف على استخدام خطوط النقل الموزعة بدلاً من الأسلاك المفتوحة التي تعتمد على المحثات والمكثفات، مثلما هو الحال مع موجات الراديو. تتميز هذه الموجات بقدرتها على نقل كميات كبيرة من المعلومات بسبب تردداتها العالية، وتكلفتها المعقولة في المساحات، حيث يمكن استخدام برج صغير لتحقيق ذلك. بالرغم من ذلك، هناك بعض العيوب المرتبطة بها، بما في ذلك:

• التكلفة المرتفعة لبناء الأبراج الطويلة.
• انكسار الموجات بفعل الغلاف الجوي.
• انعكاس الموجات عن السطوح المستوية مثل المعادن والمياه.
• الاصطدام بالعقبات مثل المطر، الثلج، الضباب، والطيور.

الأشعة تحت الحمراء (Infrared Radiation)

اكتشف العالم البريطاني ويليام هيرشل الأشعة تحت الحمراء في عام 1800، وهي سلسلة متصلة من الترددات الناتجة عن امتصاص الذرات للطاقة، والتي تطلقها لاحقًا. تُعتبر هذه الأشعة من أمثلة الطاقة المشعة التي يمكن الشعور بها كحرارة ولكن لا تُرى بالعين البشرية. ما يميزها عن باقي الطيف الكهرومغناطيسي هو أنها تنبعث من جميع الكائنات في الكون، حيث تُعتبر الشمس والنار من أبرز مصادرها. يُستخدم هذا النوع من الأشعة في العديد من التطبيقات العملية، بما في ذلك:

• المصابيح الحرارية.
• السخانات الصناعية.
• الاتصالات لمسافات قصيرة تبلغ بضع مئات الأمتار.

تمتاز الأشعة تحت الحمراء بنطاق واسع من الأطوال الموجية، فأشعة تحت الحمراء البعيدة أقرب إلى موجات الميكروويف، بينما الأشعة تحت الحمراء القريبة تمتاز بقربها من الضوء المرئي. تُعتبر هذه الموجات القريبة قصيرة وغير حارة، مما قد يزيد من خطورة التعرض لها بشكل مستمر، إذ تؤثر على الأنسجة الحساسة مثل العينين والجلد.

الطيف المرئي (Visible light)

الطيف المرئي، أو ما يُعرف بالضوء المرئي، هو أحد أشكال الطيف الكهرومغناطيسي، حيث تكون أطواله الموجية مرئية للعين البشرية. يقع هذا الطيف بين الأشعة تحت الحمراء والأشعة فوق البنفسجية، ويتسم باللون الذي يُرى بفضل وجود خلايا متخصصة في العين تُعرف بالمخاريط، والتي تعمل كمستقبلات حساسة لطول الموجة. يتكون هذا الطيف من ثلاثة ألوان رئيسية، بينما تُظهر بقية الألوان كمزيج منها، ليصبح الإجمالي سبعة ألوان تُعرف بألوان الطيف المرئي. الألوان الأساسية هي:

• اللون الأحمر: يُظهر من الطرف السفلي للطيف، ويتميز بطول موجي يبلغ حوالي 740 نانومتر.
• اللون الأخضر: يظهر في منتصف الطيف.
• اللون البنفسجي: يظهر في الطرف العلوي، وله طول موجي يقارب 380 نانومتر.

يُعتبر الضوء المرئي ضروريًا للرؤية، حيث لا يمكن للعين رؤية أي شيء بدونه. يُستخدم الضوء المرئي أيضًا في صناعة الليزر، حيث يتم استخدامه في التطبيقات العملية والعلمية مثل الجراحة، شاشات الهواتف والحواسيب، والتلفزيونات. لحسن الحظ، عادةً ما يكون الضوء المرئي غير ضار، ولكن التعرض الزائد له قد يؤدي إلى تلف الخلايا الحساسة في العين، مما يزيد من خطر الإصابة بالعمى.

الأشعة فوق البنفسجية (Ultraviolet)

تقع الأشعة فوق البنفسجية بين الأشعة السينية والضوء المرئي في نطاق الطيف الكهرومغناطيسي، وتتميز بأطوال موجية متعددة تُقسم عادةً إلى ثلاثة نطاقات فرعية: الأشعة فوق البنفسجية القريبة، والمتوسطة، والبعيدة.

تمتلك هذه الأشعة طاقة عالية قادرة على كسر الروابط الكيميائية، مما يسمح لفوتونات هذه الأشعة بإحداث تأيين قد يكون له تأثير فعال في عمليات التعقيم وعلاج الأسطح. بالرغم من ذلك، فإن التعرض الزائد لهذه الأشعة قد يكون ضارًا: يسبب أضرارًا للأنسجة الحية، وخاصةً العين والبشرة، لذا فإن الأشعة فوق البنفسجية تُعتبر المسؤولة عن حروق الشمس.

الأشعة السينية (X-ray)

تُعتبر الأشعة السينية نوعًا من أنواع الموجات الكهرومغناطيسية التي تلعب دورًا مهمًا في المجال الطبي، حيث تُستخدم لتشخيص عدة حالات مرضية مثل الالتهاب الرئوي وسرطان الثدي، بالإضافة إلى استخدامها في تحليل الكسور. تعتمد فعاليتها على القدرة على تصوير أجزاء من الجسم بدرجات متفاوتة من اللونين الأبيض والأسود، عائدًا إلى اختلاف قدرة الأنسجة على امتصاص كميات مختلفة من هذه الأشعة.

هل المجوهرات تعوق الأشعة السينية؟
نعم، يمكن أن تؤثر المجوهرات سلبًا على جودة الصور الإشعاعية، مما قد يمنع الكشف الصحيح عن الأمراض. قد يتطلب ذلك إعادة التقاط الصورة، مما يزيد من تعرض المريض للأشعة المؤينة ويزيد من مخاطر الأشعة السينية. لذلك، يُفضل عند الخضوع لعملية تصوير بالأشعة السينية خلع المجوهرات وارتداء مئزر من الرصاص لحماية باقي أجزاء الجسم من الإشعاع والحفاظ على السلامة وتقليل أي آثار جانبية محتملة، حيث إن الأشعة السينية قد تُسبب بعض الطفرات الجينية مما قد يزيد من خطر الإصابة بالسرطان.

أشعة جاما (Gamma ray)

تتميز أشعة جاما بقدرتها على الانبعاث من نواة مثارة، حيث تحتوي على فوتونات ذات طاقة عالية جدًا ضمن الطيف الكهرومغناطيسي. هذه الطاقة العالية تمكّن أشعة جاما من اختراق العديد من المواد بما في ذلك الأنسجة البشرية. نظرًا لسهولة اختراقها، يمكن استخدام مواد عالية الكثافة مثل الرصاص لإبطاء أو إيقاف أشعة جاما، حيث يرتبط التعرض العالي لها بشكل مباشر بتلف الخلايا وزيادة خطر الإصابة بالسرطان وبعض المشاكل الصحية الأخرى. على الرغم من ذلك، تُستخدم أشعة جاما وبعض نظائرها في مجموعة واسعة من التطبيقات العملية والعلمية مثل:

• كاشفات الدخان في المنازل.
• مقاييس الوقود للطائرات.
• التحقيق في الطبقات الجوفية.
• قياس كثافة رطوبة التربة في مواقع البناء.
• تعقيم المعدات الطبية في المراكز الصحية.
• استخدامها في بعض دراسات تدفق الدم.
• بسترة بعض المواد الغذائية عن طريق التشعيع.
• تصوير العظام والدماغ والطحال والكبد والكلى.

الخلاصة

تتنوع استخدامات الطيف الكهرومغناطيسي الذي يتألف من سبع مجموعات من الأشعة تختلف في الطول الموجي والتردد، حيث تمتلك كل مجموعة خصائص تحدد استخداماتها في مجالات متعددة سواءً علميًا أو طبيًا. تتمتع كل مجموعة بفوائدها واستخداماتها المختلفة، ولكن ينبغي الانتباه إلى بعض المخاطر الصحية المحتملة عند التعرض لكميات كبيرة من بعض الأنواع المختلفة من هذه الأشعة.