بالنسبة لعشاق الفيزياء ، يمكن أن تكون الموجات المختلفة وخصائصها واضحة تمامًا ولكن بالنسبة للآخرين ، قد لا يكون من السهل جدًا فهم الفرق بين الموجات الميكانيكية والكهرومغناطيسية. ومع ذلك ، فإن هذين النوعين من الموجات يختلفان بعدة طرق على الرغم من أن كلاهما ينتشر الطاقة من حولنا.
الموجة الميكانيكية مقابل الموجة الكهرومغناطيسية
الفرق بين الموجات الميكانيكية والكهرومغناطيسية هو أن الموجات الميكانيكية لا يمكنها السفر بدون وسيط بينما يمكن للموجات الكهرومغناطيسية أن تنتقل عبر الفراغ بمساعدة أي وسيط.
الفرق الصارخ الآخر بين الاثنين هو أن المسافة التي تقطعها الموجات الميكانيكية تعتمد على مرونة الوسط الذي تستخدمه بينما تعتمد خصائص الموجة الكهرومغناطيسية على المجالات المغناطيسية والكهربائية.
يختلف هذان النوعان من الموجات أيضًا في سرعتهما. تنتقل الموجة الميكانيكية أبطأ بكثير من الموجة الكهربائية التي تنتقل بسرعة الضوء. مثال على الموجة الميكانيكية هو الموجة الصوتية بينما الموجات الميكروية والموجات الراديوية هي أمثلة على الموجات الكهرومغناطيسية.
جدول المقارنة بين الموجة الميكانيكية والموجة الكهرومغناطيسية (في شكل جدول)
| معلمة المقارنة | موجات ميكانيكية | موجات كهرومغناطيسية |
|---|---|---|
| متوسط | لا يمكن السفر بدون وسيط | يمكن أن يسافر بدون وسيط |
| العوامل المؤثرة | المرونة والقصور الذاتي | المجالات المغناطيسية والكهربائية |
| سرعة | يسافر بسرعة المتوسط | يسافر بسرعة الضوء |
| أنواع | عرضية وطولية | عرضي فقط |
| أمثلة | موجات صوتية ، موجات سطحية | أفران الميكروويف ، موجات الراديو ، إلخ. |
ما هي الموجة الميكانيكية؟
وفقًا للتعريفات ، فإن الموجات الميكانيكية هي موجات ناتجة عن مادة متذبذبة وحركتها هي التي تحمل الموجة إلى الأمام. هذا يعني أيضًا أن الموجات الميكانيكية تتطلب دائمًا وسيطًا للسفر ولا يمكنها السفر في الفراغ.
لذلك ، يمكن أن تحتوي الموجة الميكانيكية على سرعة تقتصر على سرعة الوسط ويمكن أن تتحرك فقط في الاتجاه الذي يحمله الوسيط. يتطلب هذا النوع من الموجات أيضًا مقدارًا أوليًا من الطاقة لبدء الحركة.
يمكن أن تتكون الموجة الميكانيكية من ثلاثة أنواع ، موجات طولية وعرضية وموجات سطحية. تتشكل الموجة الطولية عندما تتأرجح جسيمات الوسط بالتوازي مع الاتجاه الأمامي للموجة.
تتشكل الموجة المستعرضة عندما تهتز جسيمات الموجة بشكل عمودي على اتجاه الحركة بينما تتشكل الموجة السطحية عندما تتحرك الموجات عند واجهة وسيطين. مثال على الموجة السطحية هي تموجات في جسم مائي.
ما هي الموجة الكهرومغناطيسية؟
الموجات الكهرومغناطيسية هي نتيجة لتسريع الجسيمات المشحونة كهربائيًا التي تؤثر على الجسيمات الأخرى من حولها. في المجال الكهرومغناطيسي ، لا تتأرجح أي جسيمات ولكن الفوتونات نفسها تنتشر وتخلق موجة. تعتمد الحقول الكهرومغناطيسية على قوانين ماكسويل الأربعة.
المجال الكهرومغناطيسي هو نتيجة لتغير المجالات الكهربائية والمغناطيسية التي يشير اتجاهها بمقدار 90 درجة لبعضها البعض. اتجاهات هذه الحقول هي أيضًا متعامدة مع اتجاه انتشار الطاقة والموجة.
نظرًا لأن الإشعاع الكهرومغناطيسي لا يتكون من جزيئات ويوجد فقط مجالات كهربائية ومغناطيسية متذبذبة ، فإنها لا تحتاج إلى أي وسيط للانتشار. وبالتالي يمكنهم السفر عبر الفراغ. سرعة الموجة الكهرومغناطيسية هي بنفس سرعة الضوء. تخضع الموجات الكهرومغناطيسية لقوانين الديناميكا الكهربية الكمية.
بمعنى آخر ، تتكون الموجات الكهرومغناطيسية من الفوتونات ، وهي جسيمات غير مشحونة يمكنها السفر بسرعة الضوء. تنتشر هذه الموجات الطاقة والزخم والزخم الزاوي بعيدًا عن المصدر.
نظرًا لأن هذه الفوتونات تبتعد عن مصدرها الأصلي ، فإنها لم تعد بحاجة إلى إمداد مستمر من الطاقة لإبقائها في حالة حركة ، وبالتالي تخلق ما يسمى المجال البعيد. يُطلق على المجال المحيط بالشحنة الأم التي أوجدت الموجة في المقام الأول المجال القريب.
الاختلافات الرئيسية بين الموجة الميكانيكية والموجة الكهرومغناطيسية
استنتاج
تعتبر كل من الموجات الميكانيكية والكهرومغناطيسية مصدرًا لانتشار الطاقة من مكان إلى آخر. من بين الأنواع المختلفة من الموجات في الفيزياء ، يعتبر هذان النوعان الأكثر شيوعًا في العثور عليهما ومناقشتهما.
الفرق الرئيسي بين الموجات الميكانيكية والكهرومغناطيسية هو أن الموجات الميكانيكية لا يمكنها السفر بدون وسيط ويمكن أن تؤوي سرعة تقتصر على سرعة الوسط بينما يمكن للموجات الكهرومغناطيسية أن تنتقل عبر الفراغ بمساعدة أي وسيط ويمكن أن تنتقل بسرعة من الضوء.
الموجات الميكانيكية هي موجات ناتجة عن مادة متذبذبة وهذا النوع من الموجات يتطلب أيضًا كمية أولية من الطاقة لبدء الحركة بينما الموجات الكهرومغناطيسية هي نتيجة لتسريع الجسيمات المشحونة كهربائيًا التي تؤثر على الجسيمات الأخرى من حولها.
يمكن أن تكون الموجة الميكانيكية من ثلاثة أنواع ، الموجة الطولية والعرضية والسطحية بينما الموجة الكهرومغناطيسية يمكن أن تكون موجة عرضية فقط. مثال على الموجة الميكانيكية هو تموجات في جسم مائي بينما الموجات الكهرومغناطيسية هي الموجات الدقيقة وموجات الراديو والأشعة فوق البنفسجية.
تعتمد المسافة التي تقطعها الموجات الميكانيكية على مرونة الوسيط الذي تستخدمه وقصورها الذاتي ، بينما تعتمد خصائص الموجة الكهرومغناطيسية على المجالات المغناطيسية والكهربائية العاملة. تنتشر الموجة الميكانيكية فقط الطاقة داخل الجسيمات بينما ينتشر المجال الكهرومغناطيسي الطاقة والزخم والزخم الزاوي.
