تابش الکترومغناطیسی

منظور ما از اصطلاح تابش الکترومغناطیسی، انتشار انرژی الکترومغناطیسی در فضا به صورت امواجی است که امواج الکترومغناطیسی نامیده می‌شود. امواج الکترومغناطیسی میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی نوسانی همزمان هستند که در صفحات عمود بر یکدیگر و عمود بر جهت انتشارموج الکترومغناطیسی تولید شده، می‌باشند.

این امواج در فضا با سرعتی برابر با سرعت نور (c = 299,792,458 متر بر ثانیه) و همچنین در ماده با سرعت کمی کمتر از سرعت نور منتشر می‌شوند.

داده های تاریخی

جیمز کلرک ماکسول (13 ژوئن 1831 – 5 نوامبر 1879)، بزرگترین فیزیکدان نظری قرن نوزدهم، با ترکیب تئوری‌های شناخته شده الکتریسیته و مغناطیس در آن زمان، یک نظریه واحد به نام “نظریه الکترومغناطیس” ارائه کرد، که قادر بود تمام مشکلات شناخته شده در این حوزه از فیزیک آن زمان را توضیح دهد. اما ارزش نظریه او به تفسیر پدیده‌هایی که تا آن زمان شناخته شده بود محدود نمی‌شد. او وجود امواج الکترومغناطیسی را حتی قبل از کشف آن‌ها پیش بینی کرد.

امواج الکترومغناطیسی اولین بار در سال 1887 توسط هرتز، هشت سال پس از مرگ ماکسول، تولید و شناسایی شد. در اوایل قرن نوزدهم، محققان دریافتند که الکتریسیته و مغناطیس پدیده‌های مرتبطی هستند. در سال 1865 ماکسول با در نظر گرفتن تمام تجربیات قبلی محققان (کولمب، آمپر، فارادی) چهار معادله را فرموله کرد که امروزه به عنوان معادلات ماکسول شناخته می‌شود. این معادلات همه پدیده‌های الکترومغناطیسی را توصیف می کند. اهمیت این معادلات در الکترومغناطیس معادل اهمیت قوانین نیوتن در مکانیک است.

معادلات ماکسول

ماکسول همه این معادلات را خودش فرموله نکرد، بلکه آن‌ها را به طور کلی بیان کرد، به اهمیت آن‌ها اشاره و از طریق آن‌ها وجود امواج الکترومغناطیسی را که با سرعت نور منتشر می‌شوند را پیش بینی کرد.

مورد اول قانون گاوس است: بارهای الکتریکی یک میدان الکتریکی تولید می‌کنند. جریان الکتریکی در سطح بسته متناسب با بار محصور شده می‌باشد.

مورد دوم قانون مغناطیس گاوس است: هیچ تک قطبی مغناطیسی وجود ندارد. شار مغناطیسی در یک سطح بسته صفر است.
سومین مورد قانون القای فارادی است: میدان‌های مغناطیسی متغیر با زمان میدان الکتریکی تولید می‌کنند.
معادله چهارم قانون آمپر است که توسط ماکسول اصلاح شده است. اصلاحی که ماکسول انجام داده بیان می‌کند که منبع میدان مغناطیسی نه تنها جریان الکتریکی بلکه میدان الکتریکی در حال تغییر است. شایان ذکر است که در آن زمان هیچ آزمایشی انجام نشده بود که ثابت کند یک میدان الکتریکی در حال تغییر می‌تواند میدان مغناطیسی ایجاد کند. با بررسی دو معادله آخر ماکسول می بینیم که امواج الکترومغناطیسی در شرایط زیر ایجاد می‌شوند:
تغییر میدان‌های مغناطیسی که خودشان میدان‌های الکتریکی ایجاد می‌کنند.
تغییر میدان‌های الکتریکی که خودشان میدان‌های مغناطیسی ایجاد می‌کنند.

نظریه الکترومغناطیسی که توسط ماکسول فرمول بندی شده است، میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی را به منابعشان مرتبط می‌کند. منبع میدان الکتریکی تنها بارها نیستند، بلکه میدان‌های مغناطیسی در حال تغییر نیز هستند و از طرفی منبع میدان مغناطیسی نه تنها جریان‌ها، بلکه میدان‌های الکتریکی متغیر نیز می‌باشند. بر اساس این نظریه، تغییر یک میدان متضمن ایجاد میدان دیگر است.

به گفته ماکسول، چنین تغییراتی در میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی مانند امواج صوتی و یا امواج آب باید در فضا با سرعت نور منتشر شوند. چند سال بعد، هرتز با تولید امواج الکترومغناطیسی در آزمایشگاه و اندازه‌گیری سرعت آن‌ها، پیش‌بینی‌های ماکسول را به طور تجربی تأیید کرد. نظریه الکترومغناطیسی که ماکسول آن را فرموله کرد، نقش مهمی در فرمول بندی نظریه نسبیت انیشتین ایفا کرد. با نظریه نسبیت در بسیاری از مفاهیم اساسی فیزیک تجدید نظر شد، اما معادلات ماکسول دست نخورده باقی ماند.

خواص موجی تابش الکترومغناطیسی

همان‌طور که قبلاً ذکر شد، تابش الکترومغناطیسی را می‌توان با میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی که هم فاز هستند و به صورت نوسانات سینوسی عمود بر یکدیگر و در جهت انتشار تابش توصیف کرد.

بسیاری از خواص تابش الکترومغناطیسی به راحتی توسط مدل سینوسی کلاسیک توصیف می‌شوند، که در آن پارامترهایی مانند طول موج، فرکانس، سرعت و شدت استفاده می‌شود.

تابش الکترومغناطیسی بر خلاف سایر پدیده‌های موجی مانند صدا، برای انتشار نیازی به محیط مادی ندارد، بلکه در خلا نیز منتقل می‌شود.

پارامترهای موج تابش الکترومغناطیسی

دامنه یا A دریک موج سینوسی طول بردار الکتریکی در حداکثر موج است.

طول موج یا λ فاصله خطی بین دو نقطه معادل در امواج پیوسته است.

دوره یا P زمان بین دو قله یا دو دره بر حسب ثانیه است.

فرکانس یا v تعداد نوسانات میدان در ثانیه (ثانیه یا هرتز) است. فرکانس پرتو تابش توسط منبع تعیین می‌شود و بدون تغییر باقی می‌ماند. در مقابل، طول موج تابش به ترکیب ماده‌ای که تابش درون آن منتشر می‌شود نیز بستگی دارد.

انرژی امواج الکترومغناطیسی

بنابراین موج الکترومغناطیسی حامل انرژی است. این انرژی که با سرعت نور منتقل می‌شود، می‌تواند مربوط به انرژی فوتون‌ها باشد که آن‌ها هم با سرعت نور حرکت می‌کنند. بر اساس نظریه‌های پساکلاسیک، نور دارای ویژگی موج-ذره‌ای است. این بدان معنی است که می‌توان آن را به صورت موج یا ذرات در نظر گرفت. که معادل یکدیگر هستند.

موج الکترومغناطیسی اغلب به عنوان تشعشع شناخته می‌شود. این اصطلاح هم ویژگی موجی radius)) بودن را شامل می‌شود و هم ویژگی ذره‌ای shot)). موج الکترومغناطیسی همه پدیده‌های انعکاس، جذب، شکست و پراش را اثبات می کند. اگر در نظر بگیریم که ذرات کوچکی که تشعشع وارد آن‌ها می‌شود، به ساتع کننده تابش ثانویه در همه جهات تبدیل می‌شوند، همه این موارد ذکر شده به راحتی تفسیر خواهند شد.

انتشار تشعشعات الکترومغناطیسی

تابش الکترومغناطیسی زمانی ساتع می‌شود که ذرات برانگیخته با آزاد کردن انرژی اضافی خود به صورت فوتون به سطوح انرژی پایین‌تر باز می‌گردند. تحریک را می‌توان به شکل‌های زیر ایجاد کرد:

بمباران با الکترون‌ها یا دیگر ذرات بنیادی (اشعه ایکس ایجاد می‌شود)
قرار گرفتن در معرض جرقه، حرارت شعله، قوس یا کوره (فرابنفش، مرئی، مادون قرمز ایجاد می‌شود)
تابش با پرتو تابش الکترومغناطیسی (پدیده فلورسانس)
واکنش شیمیایی گرمازا (پدیده شیمی لومینسانس)

طیف تابش الکترومغناطیسی

اغلب ما در مورد میدان‌های الکترومغناطیسی، امواج الکترومغناطیسی، تشعشعات الکترومغناطیسی زیاد می‌شنویم. این‌ها اساساً همگی یک مورد هستند که ما آن‌ها را از نقطه نظرهای مختلف می‌بینیم. این‌که به آن‌ها از دید ساختاری نگاه کنیم، اصظلاح میدان، اگر از نقطه نظر نحوه انتشار آن‌ها را ببینیم اصطلاح امواج و اگر از دیدگاه انرژی آن‌ها را مورد بررسی قرار دهیم از اصطلاح تابش استفاده می‌کنیم.

در طبیعت و در زندگی روزمره منابع بی نهایتی از تابش الکترومغناطیسی وجود دارد. میدان الکترومغناطیسی زمین، آهن رباها، صدها وسیله خانگی از جمله رادیو، تلویزیون، کامپیوتر، نور خورشید و لیزرها همگی منابع تابش الکترومغناطیسی هستند.

جهان توسط تشعشعات الکترومغناطیسی پراکنده می‌شود. نور ساتع شده از ستارگان بخشی از طیف کلی تابش الکترومغناطیسی موجود در کیهان است. تابش الکترومغناطیسی طیف بسیار گسترده‌ای دارد و فرکانس آن از چند صد هرتز تا 1022 هرتز متغیر است.

از آنجایی که فرکانس و طول موج با رابطه سادهE=f.λ مرتبط هستند، گاهی برای مشخص کردن یک موج از طول موج به جای فرکانس استفاده می‌کنیم. تشعشعات الکترومغناطیسی بسته به فرکانس امواج و انرژی انتقال دهنده به بخش‌های زیر تقسیم می‌شوند.

شایان ذکر است تمام اشکال تابش الکترومغناطیسی با سرعت نور حرکت می‌کنند و حتی قادرند به درون مواد خاصی نفوذ کنند.

امواج رادیویی

امواج رادیویی امواج الکترومغناطیسی با فرکانس نسبتا پایینی هستند. آن‌ها محدوده فرکانسی 0-300 مگاهرتز را پوشش می‌دهند. انرژی فوتون‌های آن‌ها بسیار کم بوده و تا 10^-6 الکترون ولت می‌رسد. این امواج توسط آنتن‌ها تولید شده و به طور گسترده در ارتباطات از راه دور قابل استفاده هستند. این امواج بر اساس فرکانس یا طول موجشان به زیر دسته‌هایی تقسیم می‌شوند. کمترین پهنای باند امواج رادیویی ناحیه امواج صنعتی و بالاترین پهنای باند ناحیه امواج فوق کوتاه است.

امواج ماکروویو

امواج مایکروویو نیز بخشی از امواج رادیویی محسوب می‌شوند زیرا توسط آنتن تولید شده و کاربردهای متعددی در مخابرات دارند. با این حال، به دلیل انرژی بالاتر فوتون‌هایشان، خواص متفاوتی نسبت به دیگر امواج رادیویی دارند. امواج مایکروویو فرکانس بین 300 مگاهرتز تا 300 گیگاهرتز را پوشش می‌دهند و انرژی فوتون‌های آن‌ها بین ^6-10 تا ^3-10 الکتروولت ولت می‎باشد. تین امواج همچنین به سه زیر منطقه تقسیم می‌شوند. باند مایکروویو دسیمتری UHF، باند مایکروویو سانتی متری SHF و باند مایکروویو میلی متری EHF.

امواج مادون قرمز

تابش مادون قرمز یک باند فرکانسی بین 300 گیگاهرتز تا 400 هرتز را می‌پوشاند و انرژی فوتون های آن از ^3-10 تا 1.6 الکترون ولت است. همه اجسام در اثر گرم شدن تشعشعات مادون قرمز ساتع می کنند. این تشعشعات کاربردهای زیادی فناوری دارند. تشعشعات مادون قرمز در رسانه‎های الکترونیکی نوری مانند پخش‌کننده های سی دی، در ارتباطات الکترونیکی با فیبرهای نوری و همچنین با انتشار مادون قرمز بی سیم استفاده می‌شود. عکاسی مادون قرمز که در باستان شناسی، کشاورزی، بوم شناسی، جنگلداری، زمین شناسی و هیدرولوژی کاربرد دارد، نیز جز کاربرد بسیار مهم این امواج می‌باشد.

امواج نوری مرئی

ناحیه نور مرئی نوار باریکی از طیف تابش الکترومغناطیسی است که چشم انسان به آن حساس است. این امواج محدوده فرکانس 400 تا 800 هرتز را پوشش داده و انرژی فوتون‌های آن بین 1.6 تا 3.2 الکترون ولت می‎باشد. طیف مرئی به زیر ناحیه‌هایی تقسیم می‌شود که چشم انسان آن‌ها را به صورت رنگ‌های مختلف درک می‌کند.

امواج فرابنفش

تابش فرابنفش محدوده فرکانس 800 تا 10¹⁷×3 هرتز را پوشش می‌دهد و انرژی فوتون‌های این امواج بین 3 تا 2000 الکترون ولت است که توسط اجسام بسیار داغ مانند ستاره‌ها ساتع می‌شود. اشعه ماوراء بنفش یک تشعشع پرانرژی است و برای بافت های زنده کاملا مضر است.

اشعه ایکس

پرتوهای ایکس محدوده فرکانس 10¹⁹×5 تا 10¹⁷×3 هرتز و انرژی فوتونی 1200 تا 10⁵ ×2.4 رالکترون ولت را پوشش می‌دهند. متداول ترین راه تولید اشعه ایکس از طریق شتاب دادن الکترون‌ها توسط اختلاف پتانسیل ده ها هزار ولت و برخورد آن‌ها بر هدفی است که از مواد فلزی با عدد اتمی بزرگ تشکیل شده است.

امواج گاما

تابش گاما یک تشعشع با فرکانس بسیار بالا است که محدوده فرکانسی 0¹⁹ × 5 تا 10²² × 3 هرتز را پوشش می‌دهد. انرژی فوتون‌های آن بسیار زیاد بوده و از 10⁵ تا 10⁷ الکترون ولت متغیر است. پرتوهای گاما توسط هسته‎های رادیواکتیو و ستارگان در فضا تولید می‌شوند.

پرتوهای یونیزه و غیر یونیزان

طیف الکترومغناطیسی نیز به دو ناحیه فرعی تقسیم می‌شود: پرتوهای یونیزه و غیریونیزان.

تابش الکترومغناطیسی یونیزه کننده فرکانس بالاتری نسبت به نور مرئی دارد، از نظر طول موج کوتاهتر هستند و انرژی بسیار بالایی را حمل می‌کند. تابش‌های یونیزان شامل نور ماوراء بنفش خورشید، تابش کیهانی، اشعه ایکس و پرتو گامای رادیواکتیویته می‌باشند. این شکل از تابش‌ها خطرناک هستند زیرا قادرند باعث یونیزاسیون شود (تجزیه رشته‌های DNA در سلول‌ها که باعث ایجاد سرطان و سایر بیماری‌ها می‌شود). تابش الکترومغناطیسی غیریونیزان دارای فرکانس کمتر یا مساوی نور مرئی هستند، طول موج بلندی داشته و حامل انرژی نسبتا کمی هستند که برای ایجاد یونیزاسیون، یعنی شکستن پیوندهای شیمیایی در مولکول‌های سلول کافی نیست. در نتیجه مانند تشعشعات یونیزان خطراتی برای سلامتی ندارند. این دسته شامل تشعشعات ساتع شده از فرستنده‌های رادیویی، آنتن‌های تلفن همراه، رادار، دستگاه‌های الکتریکی و الکترونیکی می‌باشند.

اطلاعات بیشتر در مورد فرکانس‌ها

طیف الکترومغناطیسی یا (EM) اصطلاحی برای توصیف بسیاری از نوسانات انرژی مختلف است که جهان شناخته شده ما را تشکیل می‌دهند. این نوسانات مختلف از حرکت آهسته الکترون‌های کم انرژی گرفته تا حرکت سریع‌تر فوتون‌های با انرژی بالاتر نور مرئی و امواج دیگر را شامل می‌شود. ما می‌توانیم مناطق مختلف انرژی طیف الکترومغناطیسی را به عنوان پدیده‌ای بی‌ارتباط با یکدیگر در نظر بگیریم، زیرا حواس ما آن‌ها را متفاوت از یکدیگر درک می‌کند.

ما نور مرئی را به صورت رنگ می بینیم، مادون قرمز را به صورت گرما و غیره احساس می‌کنیم. اما همه این انرژی‌ها به صورت متوالی به عنوان دنباله امواج در طیف الکترومغناطیسی به هم مرتبط هستند. ماهیت ذرات به سرعت حرکت آن‌ها و ویژگی‌هایی که از خود بروز می‌دهند بستگی دارد. بیشتر فرکانس‌های طیف الکترومغناطیسی توسط انسان از طریق تأثیرات آن‌ها درک می‌شوند.

ما امواج طیف الکترومغناطیسی را بسته به روش طبیعی تجلی آنها درک کرده و بین آن‌ها تمایز قائل می‌شویم. به عنوان مثال، ما با یک آنتن به فرکانس‌های طیف رادیویی که این امواج را ارسال و دریافت می‌کنند دسترسی داریم. دستگاه اشعه ایکس از تشعشعات خاصی در محدوده اشعه ایکس استفاده می‎کند که به ما این امکان را می‌دهد که داخل بدن و غیره را ببینیم.

همان‌طور که قبلاً شرح دادیم، وجود میدان الکترومغناطیسی ترکیبی از یک میدان الکتریکی و یک میدان مغناطیسی است. همه انرژی‌ها در طیف الکترومغناطیسی فرکانس‌های متفاوتی دارند. اصطلاح فرکانس به تعداد سیکل‌هایی در ثانیه اشاره دارد که در طی آن یک موج حرکت می‌کند و بر حسب هرتز اندازه‌گیری می‌شود. امواج نیز اندازه یا طول متفاوتی دارند که با عباراتی مانند میکرون، آنگستروم، نانومتر متمایز می شوند.

با افزایش تعداد امواج درون یک فضای معین (به عبارت دیگر فرکانس آن‌ها) در هر ثانیه، اندازه آن‌ها کوچک‌تر می‌شود. و با کاهش تعداد امواج در ثانیه، اندازه آن‌ها بزرگ‌تر خواهد شد. به عبارت دیگر، هر چه فرکانس یا میزان نوسان یک موج بیشتر باشد، طول موج آن موج کوتاه‌تر است. هر چه فرکانس یا نرخ نوسان یک موج کمتر باشد، طول موج بیشتر آن موج بیشتر خواهد بود.

تابش الکترومغناطیسی (EM) و میدان‌های الکترومغناطیسی (EMF) تا حدودی متفاوت عمل می‌کنند. هر دو از منبع الکترومغناطیسی خارج می‌شوند. اما انرژی امواج ساتع شده مستقل از منبع آن می‎باشد. از منبع خود خارج شده و حتی زمانی که منبع غیرفعال است به وجود خود ادامه می‌دهد. اما در سوی دیگر با غیرفعال شدن منبع تغذیه، میدان‌های الکترومغناطیسی دیگر وجود نخواهند داشت.

الکتریسیته ساکن و مغناطیس هر دو میدان‌های ساکنی هستند که رابطه‌ای پیچیده و صمیمی با یکدیگر دارند. یک میدان الکتریکی نوسانی یک میدان مغناطیسی نوسانی و یک میدان مغناطیسی نوسانی یک میدان الکتریکی نوسانی ایجاد می‌کند. هر کدام در یک زاویه درستی نسبت به دیگری قرار دارند. نکته مهم این است که وقتی حرکت در یک میدان الکتریکی ساکن یا در یک میدان مغناطیسی مشاهده می‌شود، آن‌ها به میدان‌های الکترومغناطیسی تبدیل می‌شوند.

عملکرد دستگاه‌های بیوالکترومغناطیس مختلف بر این اساس است. طیف امواج الکترومغناطیسی اغلب با صدا مقایسه می شود، زیرا این دو پدیده در بسیاری از ویژگی‌ها یکسان هستند. صدا از امواج فشاری مکانیکی تشکیل شده است و زمانی ایجاد می‌شود که جسمی با نیروی کافی برای جابجایی (فشرده کردن) هوای اطراف یا سایر رساناهایی که قادر به انتقال این امواج است حرکت کند.

ما بسیاری از این امواج (جریان هوا) را به صورت فرکانس صوتی (صدا) می‌شنویم، زیرا وقتی هوا به گوش می‌رسد، پرده گوش را حرکت می دهد و نوسانات را به مغز می فرستد و در آنجا به صدای حرکتی، موسیقی، گفتار و غیره رمزگشایی می‌شود.

اصطلاح فرکانس موجی که برای توصیف طیف امواج الکترومغناطیسی استفاده می‌شود، برای موسیقی که بخشی از صداست نیز صدق می‌کند. گام یک نت به فرکانس آن بستگی دارد. فرکانس پایین صدای کم تولید می‌کند. فرکانس بالاتر گام بالاتری تولید می‌کند.

منابع و رفرنس ها

عنوان کتاب: حقیقت بیورزونانس Bioresonance the Truth

نویسنده: وانیس آناگنوستوپولوس loannis Anagnostopoulos

مترجم: دکتر مهتاب جهان شاه طلب

References:

Alekseev G.N. (1986). Energy and Entropy. Mir Publishers.

Bakshi U.A. (2009). Basic Electronics Engineering. Technical Publications.

Benjamin C. (2011). Light and Matter. Fullerton, California.

Corson D.R, Lorain P. (1978). Electromagnetism. W. H. Freeman, San Francisco.

Elert G. (2010). The Electromagnetic Spectrum, The Physics Hypertextbook. Hypertextbook.com. Retrieved October 16, 2010.

Griffiths D.J. (1998). Introduction to Electrodynamics. Prentice Hall.

Kong J.A. (1975). Theory of Electromagnetic Waves. John Wiley & Sons, Inc.New York.

Mehta AY. (2011). Introduction to the Electromagnetic Spectrum and Spectroscopy. Pharmaxchange.info. Retrieved 2011-11-08

Nenah S. (2018). The Rife Handbook of Frequency Therapy and Holistic Health: an integrated approach for cancer and other diseases, 5th Edition.

Panofsky W.K.H., Phillips M. (1956). Classical Electricity and Magnetism. Addison-Wesley Publishing Company, Inc.

Plonus M.A. (1978). Applied Electromagnetics. McGraw-Hill Book Company. New York.

Ross J.S. (2002). Work, Power, Kinetic Energy. Project PHYSNET. Michigan State University.

Schwartz M. (1982). Principles of Electrodynamics. McGraw-Hill. New York.

Serway R. (1990). Physics for Scientist and Engineers with modern physics. Sounders College Publishing.

Steele C.W. (1987). Numerical Computation of Electric and Magnetic Fields. Van Nostrand Reinhold Co. New York.

Stratton |.A. (1952). Electromagnetic Theory. McGraw-Hill Book Company. New York.

Susskind Ch. (1995). Heinrich Hertz: A Short Life. San Francisco Press.

Sylvester P.P., Ferrari R.P. (1980). Finite Elements for Electrical Engineers. Cambridge University Press, Cambridge.

Tipler P.A. (2004). Physics for Scientists and Engineers: Electricity, Magnetism, Light, and Elementary Modern Physics. W. H. Freeman.

دیدگاهتان را بنویسید لغو پاسخ

دستگاه بیوفیلیا لوتوس NLS

دستگاه بیوفیلیا لوتوس که از جدیدترین و پیشرفته ترین دستگاه های بیورزونانسی هستند، قادر به اسکن ارگان های مختلف بدن، تشخیص و درمان بیماری ها می باشند.

دستگاه لوتوس NLS

دستگاه پیشرفته لوتوس NLS به عنوان جدیدترین دستگاه بیورزونانسی قادر به آنالیز فرکانس و ارتعاشات اندام های مختلف در حد سلول و حتی کروموزوم ها می باشد .

شبکه موج تا ماده

شبکه موج تا ماده

تابش الکترومغناطیسی