تُرى الأمواج بشكل شائع في المسطحات المائية ويعتقد الكثير من الناس أن أنماط الموجات تنشأ فقط في السائل. في الواقع ، هم في كل مكان. عندما يتفاعل جسم ما مع جسم آخر ، فإنه يتأرجح الجسيمات المحيطة ويولد موجة ميكانيكية. وبالمثل ، تتولد الموجة الكهرومغناطيسية في مجال كهروميكانيكي عندما يتأرجح الجسيم المشحون.
كل من هاتين الظاهرتين تولد موجات ويعتقد الكثير من الناس أنهما متماثلان. ومع ذلك ، فإن كلا الموجتين مختلفتان تمامًا في خصائصهما.
الموجات الميكانيكية مقابل الموجات الكهرومغناطيسية
الفرق بين الموجات الميكانيكية والكهرومغناطيسية هو أن الموجات الميكانيكية هي تذبذب للمواد الفيزيائية التي تنتقل فيها الطاقة عبر وسيط ويجب أن تحتاج إلى مسائل فيزيائية للانتشار ، بينما الموجات الكهرومغناطيسية هي موجة المجال الكهرومغناطيسي الذي يحمل الطاقة المشعة الكهرومغناطيسية وينتشر من خلاله الفضاء ولا يتطلب مسائل فيزيائية للتكاثر.
جدول المقارنة بين الموجات الميكانيكية والكهرومغناطيسية (في شكل جدول)
| معلمة المقارنة | موجات ميكانيكية | موجات كهرومغناطيسية |
|---|---|---|
| ما هذا | تذبذب المواد الفيزيائية التي تنتقل فيها الطاقة عبر وسيط | موجة المجال الكهرومغناطيسي التي تحمل الطاقة المشعة الكهرومغناطيسية وتنتشر عبر الفضاء |
| نوع | الموجات السطحية والموجات المستعرضة والموجات الطولية. | الأشعة السينية ، الأشعة فوق البنفسجية ، الضوء المرئي ، الأشعة تحت الحمراء ، الموجات الدقيقة ، وموجات الراديو |
| مثال | يبدو | خفيفة |
| القدرة على التكاثر | يجب أن يتطلب مواد فيزيائية للتكاثر. | لا يتطلب مواد فيزيائية للتكاثر. يمكنه السفر عبر الفراغ. |
| مستوى الطاقة | متوسط | قليل |
| سرعة | بطيء | متوسط |
ما هي الموجات الميكانيكية؟
يسمى تذبذب المواد الفيزيائية التي تنتقل فيها الطاقة عبر وسيط بالموجة الميكانيكية. يمكن رصد أمثلة على الموجات الميكانيكية في الحياة اليومية. إن نمط التذبذب الذي يصنعه الحجر عند سقوطه في البركة هو مثال ممتاز لموجة ميكانيكية. وبالمثل ، فإن الصوت هو أيضًا موجة ميكانيكية وينتشر أيضًا عبر الهواء عن طريق تذبذب جزيئات الهواء. ومع ذلك ، لا يمكن للموجات الميكانيكية أن تتحرك خلال الفراغ ، لأن الفراغ لا يحتوي على أي مادة للتذبذب.
الموجات الميكانيكية تنقل الطاقة. لهذا السبب ، هناك مدخلات طاقة أولية مطلوبة لتوليد الموجات الميكانيكية. سعة الموجة هي السبب الرئيسي وراء الموجات الميكانيكية. خلافا للاعتقاد السائد فإن التردد لا يسبب موجات ميكانيكية. تحتوي الموجات الميكانيكية على طاقة عالية ولكن سرعة منخفضة. على سبيل المثال ، تبلغ سرعة الهواء 332 مترًا في الثانية فقط.
يمكن عزل الموجات الميكانيكية إلى ثلاث فئات. هذه هي الموجات السطحية والموجات المستعرضة والموجات الطولية. معظم الموجات الميكانيكية لها تردد منخفض ، لكن طول موجي مرتفع. تقاس سعات الموجة الميكانيكية بالإزاحة مقسومة على طول الموجة.
عندما ينتج بشكل غير خطي فإنه يولد تأثيرات توافقية. من ناحية أخرى ، تخلق الموجات الميكانيكية الكبيرة بدرجة كافية تأثيرات فوضوية. تستمر الموجة الميكانيكية في عملية التذبذب حتى تنتقل طاقتها إلى الوسط. لهذا السبب ، تعتبر الموجة الميكانيكية بمثابة اضطراب دوري في المجال.
ما هي الموجات الكهرومغناطيسية؟
تسمى موجة المجال الكهرومغناطيسي التي تحمل الطاقة المشعة الكهرومغناطيسية وتنتشر عبر الفضاء بالموجة الكهرومغناطيسية. الضوء مثال ممتاز للموجات الكهرومغناطيسية التي يمكن رصدها في الحياة اليومية. إنه تأثير تذبذب متزامن للمجالات الكهربائية والمغناطيسية.
تولد الموجات الكهرومغناطيسية من الجسيمات المشحونة كهربائيًا. خلال هذه العملية ، تمارس هذه الموجات قوتها على الجسيمات المشحونة الأخرى وتحمل الطاقة من مصادرها. تولد الموجات الكهرومغناطيسية موجات عرضية في اتجاه الانتشار. يمكن أن تشع الموجات الكهرومغناطيسية دون استمرار التلاعب بالشحنات المتحركة. لهذا السبب ، يمكنهم الانتشار عبر الفضاء.
لتوليد موجة كهرومغناطيسية ، يجب أن تكون تذبذبات المجالين متعامدة مع بعضها البعض ، كما يجب أن تكون متعامدة مع مسار الطاقة وانتشار الأمواج. وفقًا للأطوال الموجية المختلفة ، يمكن عزل الموجات الكهرومغناطيسية في فئات مختلفة ؛ هذه هي أشعة جاما ، والأشعة السينية ، والأشعة فوق البنفسجية ، والضوء المرئي ، والأشعة تحت الحمراء ، والموجات الدقيقة ، وموجات الراديو.
تحتوي الموجات الكهرومغناطيسية على طاقة منخفضة ولكن سرعة عالية. على سبيل المثال ، في مساحة الفراغ ، ينتقل الضوء بسرعة 299 ، 792 ، 458 مترًا / ثانية. تكون معظم الموجات الكهرومغناطيسية ذات طول موجي منخفض وذات تردد عالٍ. لهذا السبب ، تنتقل جميع الموجات الكهرومغناطيسية بسرعة الضوء لكنها تحمل طاقة أقل.
الاختلافات الرئيسية بين الموجات الميكانيكية والكهرومغناطيسية
استنتاج
يمكن رصد كل من الموجات الميكانيكية والكهرومغناطيسية في الحياة اليومية. الصوت هو مثال ممتاز على الموجات الميكانيكية. يولد من التذبذب المادي للمادة ويستخدم الهواء كوسيط للتكاثر. وبالمثل ، فإن الضوء هو مثال ممتاز للموجة الكهرومغناطيسية. يولد من المجال الكهروميكانيكي عندما يتأرجح الجسيم المشحون.
تنتقل معظم الموجات الميكانيكية بسرعة منخفضة لكنها يمكن أن تحمل مستويات عالية من الطاقة. يتم قياس اتساعها بالإزاحة مقسومة على طول الموجة. عندما ينتج بشكل غير خطي فإنه يولد تأثيرات توافقية. من ناحية أخرى ، تخلق الموجات الميكانيكية الكبيرة بدرجة كافية تأثيرات فوضوية.
من ناحية أخرى ، تنتقل الموجات الكهرومغناطيسية بسرعة الضوء ، لكنها يمكن أن تحمل مستوى منخفضًا من الطاقة. يمكن أن تنبعث الموجات الكهرومغناطيسية دون التلاعب المتداول في الشحنات المتحركة. لهذا السبب ، يمكنهم الانتشار عبر الفضاء.
