النسبية الخاصة لألبرت أينشتاين.

[محمد محمود بدر]

الــمــوجــات الــكــهــرومــغــنــاطــيــســيــة.


ذهب ماكسويل بعد ذلك بعيدا للأمام وقال : ما هي العواقب لهذه الحقيقة ؟ ثم جاء ماكسويل بفكرة متألقة وتنبؤ عبقري فقال : أنظر ، فلنفرض أن هناك حقلاً لمجالاً مغناطيسياً متغيراً ، فماذا سَيُنتِج ؟ سوف يُنتِج حقلاً لمجال كهربائي. وهذا المجال الكهربائي سيكون متغيراً أيضاً ، وبالتالي ماذا سَيُنتِج ؟ سوف يُنتِج حقل لمجال مغناطيسي متغير. وماذا سَيُنتِج هذا المجال المغناطيسي المتغير ؟ سوف يُنتِج مجالاً كهربائياً متغيراً ، وهكذا وهكذا.

ثم تصور ماكسويل ، أنه من الممكن أن يتكون بِنَاءً من مجالٍ متغيرٍ يصنع مجالاً متغيراً آخر ذهاباً وإياباً ، بادئاً بأي مجال منهما ، كهربائي أو مغناطيسي لا يهم.

كهربائي متغير ، مغناطيسي متغير ، كهربائي متغير ، مغناطيسي متغير ، كهربائي متغير ، مغناطيسي متغير. وينطلق هذا البِنَاء المستقل ويقفز بنفسه عبر الفضاء. ويكتسب وجوداً مستقلاً بذاته ، ويحمل معه طاقة كهرومغناطيسية ، وينتشر عبر الفضاء كموجة.
ماكسويل تنبأ بوجود الموجات الكهرومغناطيسية ، وقد قام بشئٍ آخر. فقد تنبأ وقام بحساب السرعة التي تتحرك بها هذه الموجات.
لقد إستخدم ماكسويل بعض الأرقام التي توصل إليها العلماء وقتها من التجارب المعملية والتي تَصِف كيف تحدث وتتصرف قوة المجالين الكهربائي والمغناطيسي ، ومدى شدة القوة بين الشحنات الكهربائية مع بعضهما ، وشدة القوة بين المغناطيسات المختلفة. الشئ المهم أن هذه الأرقام ليس لها علاقة بعلم البصريات (دراسة الضوء) مع أشياء أخرى. لقد قام ماكسويل بحساب سرعة موجاته المغناطيسية التي إكتشافها هذه معتمداً على تلك الأرقام فقط ولا شئٌ آخر. وقد حسب هذه السرعة. وتبين أنها السرعة المعروفة للضوء.






والآن ، حتى هذه اللحظة ، لم يكن أحد يعلم ما هو الضوء. لقد خمَّن بعض العلماء منذ بداية القرن التاسع عشر على أنه موجات ، وقد إعتقد نيوتن أنه جزيئات. ولكن على زمن ماكسويل كان الجميع يعلم أن الضوء هو موجات ، ولكن لم يكن يعلم أحد أي نوع من الموجات هو.
وفجأة ، يضع ماكسويل نظريته عن الكهرباء والمغناطيسية ، ويتنبأ منها أنه يجب أن يكون هناك موجات من الكهرومغناطيسية ، وهذه الموجات يجب أن تنتشر وتتحرك عبر فراغ الفضاء ، وتحمل معها طاقة ، طاقة كهرومغناطيسية ، و يجب عليها التحرك بسرعة الضوء المعروفة. وفي الحال أصبح من الواضح أن الضوء هو عبارة عن موجات كهرومغناطيسية.

طـــيـــف الــمــوجــات الــكــهــرومــغــنــاطــيــســيــة.


يتبع

[محمد محمود بدر]

طـــيـــف الــمــوجــات الــكــهــرومــغــنــاطــيــســيــة.




بعد ذلك سأل ماكسويل أسئلة أخرى بخصوص الموجات الكهرومغناطيسية.

هل هناك أشكال أخرى غير الضوء ؟ والإجابة كانت نعم ، هناك أشكال أخرى. هناك أشكال أخرى مثل موجات الراديو ، وموجات الراديو القصيرة ، والموجات تحت الحمراء ، والموجات الفوق بنفسجية ، وموجات أشعة إكس ، وموجات أشعة جاما.

هذه كلها موجات كهرومغناطيسية ، هي في الأساس كلها متشابهه. كل ما هو مختلف فيهم هو طول الموجة لكل نوع ، أو بتعبيرٍ آخر ، كم سرعة ذبذباتها أو إهتزازاتها. من موجات الراديو الأبطأ ذبذبةً أو إهتزازاً ، إلى موجات أشعة جاما الأسرع ذبذبةً وإهتزازاً ، كلها تتحرك بنفس السرعة ، إنه فقط مسألة كم هي سرعة تذبذب المجالين الكهربائي والمغناطيسي الظاهرة أمامنا.
الموجات نفسها كلها تتحرك بنفس السرعة ، إنها سرعة الضوء المعروفة ، وهي حوالي ٣٠٠,٠٠٠ كيلومتراً في الثانية ، ومن الآن فصاعداً ، سوف نسميها ونعينها بالحرف الإنجليزي "c"
إذاً ، أثبت ماكسويل وجود الموجات الكهرومغناطيسية. وقام العلماء بعد ذلك بتجارب لإثبات فرضيته أو نفيها.





في عام ١٨٨٧م ، نجح العالم الألماني هينريك هيرتز في توليد موجات كهرومغناطيسية في جانبٍ من معمله ، وبواسطة جهاز آخر في الجانب الآخر من المعمل ، إستطاع إستقبال هذه الموجات ، وبصنعه هذه الموجات الكهرومغناطيسية في معمله ، أثبت هرتز أن ماكسويل كان صائباً.

في عام ١٩٠١م ، إستطاع المهندس الكهربائي جوليالمو ماركوني بعث موجات كهرومغناطيسية عبر المحيط الأطلسي للمرة الأولى.
وبذلك أصبح إكتشاف الموجات الكهرومغناطيسية شيئاً عملياً جداً.
واليوم ، الموجات الكهرومغناطيسية تُستخدم في الراديو ، والتلفزيون ، وأجهزة المايكرويف ، وأجهزة الأشعة تحت الحمراء ، والليزر ، وفأرة التحكم بالكومبيوتر ، والتليفونات الخلوية. كل هذه الأجهزة تُوَلِّد وتَستَخدِم الموجات الكهرومغناطيسية.

تُعتبر الموجات الكهرومغناطيسية كلية الوجود ، بمعنى أنها موجودة في كل مكان. والنقطة المهمة لنا هي أن هذه الموجات تنشأ بالضبط بنفس الطريقة. أنت بطريقةٍ ما تجعل مجالاً مغناطيسياً أو كهربائياً يتغير ، وحينما تفعل ذلك ، وبمجرد أن تبدأ هذه العملية ، ستُبَثُ هذه الموجات وتنتشر بعيداً عبر الفضاء ، وستفعل ذلك بسرعة فريدة واحدة. لا يهم أي نوع من الموجات هي ، سواءٌ كانت موجات راديو ، أو تلفزيون ، أو فوق بنفسجية ، أو تحت حمراء ، أو ضوء مرئي ، أو أشعة إكس ، أو أشعة جاما ، ستنطلق هذه الموجات بالسرعة التي أطلقنا عليها الحرف "c" ٣٠٠,٠٠٠ كيلومتراً في الثانية.

أيـــن نــحــن ذاهــبــون بــهــذا ؟

ما نريد منك أن تأخذه من هذا المقال هو الفكرة بأن الموجات الكهرومغناطيسية هي نتيجة أو عاقبة حتمية أساسية لفرع الفيزياء المسمى الكهرومغناطيسية. وأن الموجات الكهرومغناطيسية ، كما تُنُبِئَ بها ونتجت من هذا الفرع من الفيزياء ، تتحرك بسرعة معروفة ، إنها سرعة الضوء. إنه رقم محدد معروف ، إنه ثابت من ثوابت الطبيعة ، إنها السرعة c وقيمتها ٣٠٠,٠٠٠ كيلومتراً في الثانية.

سيتم التكملة في الجزء الرابع.