أنواع الطيف الكهرومغناطيسي

موجات الراديو (Radio waves)

تم اكتشاف موجات الراديو من قبل الفيزيائي الألماني هاينريش هيرتز ضمن سلسلة تجارب له في أواخر القرن التاسع عشر؛ لإثبات أن كل من الحرارة والضوء إشعاعات كهرومغناطيسية،^[١] تتميز موجات الراديو بطول موجي أطول من الضوء المرئي، لذلك تعد موجات الراديو من أهم أنواع الموجات التي تستخدم في نطاق واسع من قبل البشر وتعد جزء لا يتجزأ من التكنولوجيا المعاصرة، إذ تستخدم في جميع أنواع الاتصالات البشرية، وذلك لقدرتها على الانتقال من خلال الغلاف الجوي، كما وتستخدم ترددات مختلفة من موجات الراديو في كل من:^[٢]

• التلفزيون.
• الهواتف المحمولة.
• الاتصالات العسكرية.
• البث الإذاعي FM و AM.
• شبكات الكمبيوتر اللاسلكية.

تتعدد أنواع موجات الراديو وفق الطول الموجي لها، وتعد من أكثر الأمواج انتشارًا واستخدامًا في كل مكان حول العالم، ويعتقد أن التعرض لكميات كبيرة من هذه الأشعة قد يلحق الضرر في الصحة على المدى البعيد وقد يزيد من خطر الإصابة بالسرطان وغيره من الأمراض، لكن لا تزال هناك حاجة للمزيد من الدراسات لتأكيد ذلك.^[٣]

موجات الميكروويف (Microwaves)

يتراوح تردد موجات الميكروويف بين 300 ميجاهيرتز و300 جيجاهيرتز في الطيف الكهرومغناطيسي، ويكون مداها بين كل من موجات الراديو وموجات الأشعة تحت الحمراء، وتعد موجات الميكروويف من الموجات الملائمة للإرسال اللاسلكي وللإشارات التي تحتاج نطاق كبير من التردد، لذلك يشيع استخدامها في كل من:^[٤]

• الهواتف.
• إشارات الرادار.
• الأقمار الصناعية.
• التطبيقات الملاحية.
• الأجهزة الطبية والعلاجات الطبية.
• الأجهزة المنزلية؛ إذ تقوم أفران الطبخ السريعة بتسخين الطعام باستخدام[١]موجات الميكروويف.

تعتمد موجات الميكروويف في عملها على استخدام خط النقل الموزع بدلًا من الخطوط المحورية والأسلاك المفتوحة والتي تعتمد على المحثات والمكثفات والمقاومات كما في موجات الراديو، وما يميز هذه الموجات أنها يمكن أن تحمل كمًا كبيرًا من المعلومات بسبب تردداتها العالية مع تكلفتها المنخفضة للمساحات فهي لا تحتاج إلا لبرج قد يحتل مساحة صغيرة، وعلى الرغم من ذلك قد ترتبط ببعض العيوب بما في ذلك

• التكلفة العالية عند بناء أبراج طويلة.
• انكسارها بواسطة الغلاف الجوي.
• انعكاس الموجات من الأسطح المستوية كالمعادن والمياه.
• الاصطدام بالأشياء التي تعترض طريقها بما في ذلك؛ المطر، والثلج، والضباب والطيور.

الأشعة تحت الحمراء (Infrared Radiation)

قام العالم البريطاني ويليام هيرشل باكتشاف الأشعة تحت الحمراء عام 1800م، وهي عبارة عن سلسلة متصلة من الترددات التي تنجم عن امتصاص الذرات التي تطلق فيما بعد الطاقة، كما وتعد من الأمثلة على الطاقة المشعة التي يمكن الشعور بها كحرارة لكنها غير مرئية للعين البشرية، وما يميزها عن باقي الطيف الكهرومغناطيسي أن هذه الأشعة تنبعث بمستوى معين من جميع الكائنات في الكون، ويعد كل من الشمس والنار من المصادر الأكثر وضوحًا لها. يشيع استخدام الأشعة تحت الحمراء في الحياة العملية في العديد من التطبيقات بما في ذلك:^[٥]

• المصابيح الحرارية.
• السخانات الصناعية.
• الاتصالات، خلال مسافات قصيرة كبضع مئات الأمتار.

تمتلك الأشعة تحت الحمراء نطاقًا واسعًا من الأطوال الموجية، فالأشعة تحت الحمراء البعيدة أقرب إلى موجات الميكروويف، بينما الأشعة تحت الحمراء القريبة تعد الأقرب في الطول الموجي إلى الضوء المرئي، وتعد هذه الموجات القريبة موجات قصيرة وغير ساخنة لا يمكن الشعور بها، وهذا قد يزيد من خطورة التعرض لها باستمرار، إذ إنها تؤثر على الأنسجة الحساسة كالعينين والجلد.^[٦]

الطيف المرئي (Visible light)

الطيف المرئي أو ما يعرف بالضوء المرئي، هو شكل من أشكال الطيف الكهرومغناطيسي، وأطواله الموجية مرئية للعين البشرية، يقع بين الأشعة تحت الحمراء والأشعة فوق البنفسجية، وما يميز الضوء المرئي عن غيره هو اللون، الذي يرى بسبب احتواء العين على خلايا متخصصة تعرف بالمخاريط التي تعمل كمستقبلات يتم ضبطها تبعًا للطول الموجي لنطاق الطيف المرئي الذي ينقسم إلى ثلاثة ألوان رئيسية، إذ تظهر بقية الألوان كمزيج منها لتصبح سبعة ألوان أو ما يعرف بألوان الطيف المرئي، وفيما يأتي الألوان الأساسية للطيف المرئي:^[٧]

• اللون الأحمر: الذي يظهر من الطرف السفلي من الطيف المرئي، وهو اللون ذو الطول الموجي الأطول ويبلغ حوالي 740 نانومتر.
• اللون الأخضر: الذي يظهر في منتصف الطيف المرئي.
• اللون البنفسجي: الذي يظهر في الطرف العلوي من الطيف المرئي، بطول موجي يبلغ حوالي 380 نانومتر.

يعد الضوء المرئي في غاية الأهمية لضرورته في الرؤية فبدونه لا تستطيع العين رؤية أي شيء، إضافةً لذلك يشيع استخدام الضوء المرئي في صنع الليزر بهدف استخدامه في بعض التطبيقات العملية والعلمية بما في ذلك؛ الجراحة، شاشات الهواتف، الحاسوب والتلفزيون، ولحسن الحظ أن الضوء المرئي عادةً ما يكون غير ضار، لكن التعرض الشديد له قد يتلف الخلايا المستقبلة في العين مما يزيد من خطر الإصابة بالعمى.^[٨]

الأشعة فوق البنفسجية (Ultraviolet)

تقع الأشعة فوق البنفسجية في نطاق الطيف الكهرومغناطيسي بين الأشعة السينية والضوء المرئي، وتتميز بأطول موجية مختلفة لذلك عادةً ما يتم تقسيم الأشعة فوق البنفسجية إلى ثلاثة نطاقات فرعية منها؛ الأشعة فوق البنفسجية القريبة والمتوسطة والبعيدة.^[٩]

تتمتع هذه الأشعة بطاقة عالية كافية لكسر العديد من الروابط الكيميائية، وهذا قد يسمح لفوتونات الأشعة فوق البنفسجية بالتأين الذي قد يكون له تأثيرًا فعالًا في المعالجة الكيميائية وفي عمليات تطهير الأسطح، وعلى الرغم من ذلك قد يكون التعرض الشديد لهذه الأشعة ضارًا على الأنسجة الحية، خاصةً العين والبشرة، لذلك تعد الأشعة فوق البنفسجية هي الأشعة المسؤولة عن حروق الشمس.^[٩]

الأشعة السينية (X-ray)

تعد الأشعة السينية نوع من أنواع الموجات الكهرومغناطيسية التي يشيع استخدامها في المجال الطبي، إذ تساعد الأشعة السينية في تشخيص العديد من الأمراض؛ كالاتهاب الرئوي أو سرطان الثدي، بالإضافة لأهميتها في التحقق من الكسور، وذلك لقدرتها على إظهار أجزاء من الجسم بدرجات مختلفة من اللون الأسود والأبيض، نتيجة لقدرة الأنسجة على امتصاص كميات مختلفة من هذا الإشعاع.^[١٠]

هل تحجب المجوهرات الأشعة السينية؟ قد يؤثر وجود المجوهرات سلبًا على الصورة الإشعاعية وذلك لمنعها من الكشف الصحيح للمرض، إذ يتطلب إعادة الصورة مرة أخرى وذلك قد يزيد من تعرض المريض للأشعة المؤينة وهذا قد يزيد من أضرار الأشعة السينية،^[١١] لذك عند التعرض للأشعة السينية لأي إجراء طبي، يفضل خلع المجوهرات وارتداء مئزر من الرصاص، وذلك لحماية بقية الأجزاء من الجسم من الإشعاع للبقاء على الجانب الآمن والحد من أي آثار جانبية محتملة،^[١٠] وذلك لأن الأشعة السينية قادرة على إحداث بعض الطفرات الجينية التي قد تزيد من خطر الإصابة بالسرطان.^[١٢]

أشعة جاما أو غاما (Gamma ray)

تتميز أشعة غاما بقدرتها على الانبعاث من نواة مثارة، كما أنها تمتلك فوتونات ذات أعلى طاقة في الطيف الكهرومغناطيسي، هذه الطاقة العالية لأشعة غاما تسمح لها باختراق العديد من المواد منها الأنسجة البشرية، ونتيجة لسرعة اختراقها قد تُستخدم بعض المواد شديدة الكثافة كالرصاص لإبطاء أو إيقاف أشعة جاما، وذلك لأن التعرض العالي لهذه الأشعة قد يرتبط بشكلِ مباشر بتلف الخلايا وزيادة خطر الإصابة بالسرطان وبعض المشاكل الصحية الأخرى، لكن مع ذلك قد تستخدم أشعة جاما وبعض نظائرها في نطاق واسع من التطبيقات العملية والعلمية بما في ذلك:^[١٣]

• كاشفات الدخان للمنازل.
• مقاييس وقود الطائرات.
• التحقيق في الطبقات الجوفية.
• قياس كثافة رطوبة التربة بمواقع البناء.
• تعقيم المعدات الطبية بالمراكز الصحية.
• تستخدم في بعض دراسات تدفق الدم.
• بسترة بعض المواد الغذائية من خلال التشعيع.
• تصوير العظام والدماغ والطحال والكبد والكلى.

الخلاصة

تتعدد استخدامات الطيف الكهرومغناطيسي الذي يتكون من سبعة مجموعات من الأشعة التي تختلف في الطول الموجي والتردد، لكل منها خصائص تحدد استخداماتها سواء في المجال العلمي أو الطبي، إذ يتمتع كل منها بمجموعة من الفوائد والاستخدامات، لكن مع ذلك قد يكون هناك بعض الأضرار الصحية المحتملة عند التعرض لكميات كبيرة من بعض أنواع هذه الأشعة.

المراجع

1. ↑ "Moment 72: Heinrich Hertz Detects and Produces Radio Waves", wearebroadcasters.com, Retrieved 19/8/2021. Edited.
2. ↑ "Radio Waves", scied.ucar.edu, Retrieved 19/8/2021. Edited.
3. ↑ "Radio Waves", www.darvill.clara.net, Retrieved 19/8/2021. Edited.
4. ↑ "What are Microwaves – Basics, Applications & Effects", www.elprocus.com, Retrieved 19/8/2021. Edited.
5. ↑ "What Is Infrared?", www.livescience.com, Retrieved 20/8/2021. Edited.
6. ↑ "Dangers of Overexposure to ultraviolet, infrared and high-energy visible light", www.ishn.com, Retrieved 20/8/2021. Edited.
7. ↑ "What Is Visible Light?", www.livescience.com, Retrieved 20/8/2021. Edited.
8. ↑ "Visible Light", sites.google.com, Retrieved 20/8/2021. Edited.
9. ^ ^{أ ب} "What Is Ultraviolet Light?", www.livescience.com, Retrieved 20/8/2021. Edited.
10. ^ ^{أ ب} "X-Rays", medlineplus.gov, Retrieved 20/8/2021. Edited.
11. ↑ "Why should we insist patients remove all jewellery?", www.ncbi.nlm.nih.gov, Retrieved 20/8/2021. Edited.
12. ↑ "What to know about X-rays", www.medicalnewstoday.com, Retrieved 20/8/2021. Edited.
13. ↑ "Gamma radiation", www.arpansa.gov.au, Retrieved 20/8/2021. Edited.