العلوم الفيزيائية — الموجات الكهرومغناطيسية: تعريفها وخصائصها (التردد والطول الموجي والسرعة) وتطبيقاتها (الضوء، الرادار، الألياف البصرية) مع تمارين بكالوريا محلولة — الثانية ثانوي — المنهاج الجزائري

الأهداف التعليمية

• تعريف الموجات الكهرومغناطيسية وبيان طبيعتها
• التعرف على الطيف الكهرومغناطيسي وأنواع الموجات
• تطبيق العلاقة c = λ × ν في حل المسائل
• فهم تطبيقات الموجات الكهرومغناطيسية في التكنولوجيا الحديثة
• التمييز بين الموجات الكهرومغناطيسية والموجات الميكانيكية

1. تعريف الموجات الكهرومغناطيسية

الموجات الكهرومغناطيسية هي موجات مستعرضة تتكون من مجالين كهربائي ومغناطيسي متعامدين ومتذبذبين معاً. تنتشر في الفراغ بسرعة الضوء (c ≈ 3×10⁸ m/s)، ولا تحتاج إلى وسط مادي لانتقالها (عكس الموجات الميكانيكية).

2. خصائص الموجات الكهرومغناطيسية

• التردد (ν): عدد الذبذبات في الثانية، يقاس بالهرتز (Hz)
• الطول الموجي (λ): المسافة بين قمتين متتاليتين، يقاس بالمتر (m)
• سرعة الانتشار (c): في الفراغ c = 3×10⁸ m/s، وهي ثابتة في الفراغ ولكنها تقل في الأوساط المادية
• العلاقة: c = λ × ν
• الطاقة: E = h × ν (حيث h = 6.62×10⁻³⁴ J·s ثابت بلانك)

3. الطيف الكهرومغناطيسي

يرتب الطيف الكهرومغناطيسي الموجات حسب تردداتها وأطوالها الموجية من الأقل تردداً إلى الأعلى:

نوع الموجة	التردد (Hz)	الطول الموجي	التطبيقات
موجات راديوية	10⁴ – 10⁸	10³ – 1 m	الراديو، التلفاز
موجات ميكروية	10⁸ – 10¹¹	1 m – 1 mm	الرادار، الميكروويف
الأشعة تحت الحمراء	10¹¹ – 10¹⁴	1 mm – 10⁻⁶ m	التحكم عن بعد، التصوير الحراري
الضوء المرئي	10¹⁴ – 10¹⁵	400 – 800 nm	الرؤية، الألياف البصرية
الأشعة فوق البنفسجية	10¹⁵ – 10¹⁶	400 – 10 nm	التعقيم، الطب
أشعة X	10¹⁶ – 10¹⁹	10⁻⁸ – 10⁻¹¹ m	التصوير الطبي
أشعة جاما	> 10¹⁹	< 10⁻¹¹ m	العلاج الإشعاعي

4. تطبيقات الموجات الكهرومغناطيسية

• الرادار: يستخدم الموجات الميكروية للكشف عن الأجسام وتحديد موقعها وسرعتها
• الألياف البصرية: تنقل الضوء (الأشعة تحت الحمراء) لنقل البيانات بسرعة عالية
• التصوير الطبي: أشعة X لتصوير العظام، والأشعة تحت الحمراء للتصوير الحراري
• الاتصالات: الموجات الراديوية والميكروية للاتصالات اللاسلكية والهواتف النقالة

5. تمارين بكالوريا محلولة

التمرين 1 (بكالوريا):

موجة كهرومغناطيسية ترددها 5×10¹⁴ Hz تنتشر في الفراغ.

1. احسب طولها الموجي.
2. في أي مجال من الطيف الكهرومغناطيسي تقع؟
3. احسب طاقة فوتون هذه الموجة (h = 6.62×10⁻³⁴ J·s)

الحل:

1. λ = c / ν = 3×10⁸ / 5×10¹⁴ = 6×10⁻⁷ m = 600 nm
2. الطول الموجي 600 nm يقع في مجال الضوء المرئي (بين 400 و 800 nm) — لون برتقالي/أحمر
3. E = h × ν = 6.62×10⁻³⁴ × 5×10¹⁴ = 3.31×10⁻¹⁹ J

التمرين 2 (بكالوريا):

يبث رادار موجة كهرومغناطيسية بتردد 10¹⁰ Hz. تستقبل الإشارة المرتدة بعد 0.2 ms من إرسالها.

1. احسب طول الموجة المرسلة.
2. احسب المسافة بين الرادار والهدف.

الحل:

1. λ = c / ν = 3×10⁸ / 10¹⁰ = 3 cm
2. المسافة الكلية = c × t = 3×10⁸ × 0.2×10⁻³ = 6×10⁴ m
مسافة الهدف = المسافة الكلية / 2 = 3×10⁴ m = 30 km

التمرين 3:

رتب الموجات الكهرومغناطيسية التالية تصاعدياً حسب التردد: الضوء المرئي، أشعة X، الموجات الراديوية، أشعة جاما، الأشعة تحت الحمراء.

الحل: الموجات الراديوية < الأشعة تحت الحمراء < الضوء المرئي < أشعة X < أشعة جاما

📍 دروس مشابهة

• العلوم الفيزيائية — المكثفات (المواسعات) الكهربائية: تعريفها وطرق ربطها (التسلسل
• الظواهر الكهربائية: الكهرباء الساكنة والتيار الكهربائي مع تمارين محلولة — العلوم
• التيار الكهربائي المتناوب الجيبي: تعريفه وخصائصه (الدور والتواتر والقيمة الفعالة