ملخص الفصل ٥: الكهرومغناطيسية

5-1 تفاعلات المجالات الكهربائية والمغناطيسية والمادة

• استخدم تومسون أنبوب الأشعة المهبطية مع مجالين كهربائي ومغناطيسي متعامدين؛ فعندما تتوازن القوتان qE و Bqv تمر الإلكترونات دون انحراف بسرعة v = E/B، ومن ذلك حدّد نسبة شحنة الإلكترون إلى كتلته q/m.
• بعد أن قاس ملّيكان شحنة الإلكترون أمكن حساب كتلته من نسبة الشحنة إلى الكتلة، وتبيّن أنها صغيرة جدًّا مقارنة بكتلة الذرة.
• مطياف الكتلة يفصل الأيونات المختلفة الكتلة لأن نصف قطر مسارها في المجال المغناطيسي يعتمد على كتلتها، ويُحسب منه q/m = 2V/(B²r²)، فيُستخدم لتحديد كتل الذرات والجزيئات والنظائر.

راجع صفحة ١٣٧ في الكتاب

5-2 المجالات الكهربائية والمغناطيسية في الفضاء

• المجال المغناطيسي المتغير يولّد مجالًا كهربائيًّا متغيرًا، والمجال الكهربائي المتغير يولّد مجالًا مغناطيسيًّا متغيرًا كما اقترح ماكسويل، وينتشر المجالان معًا في الفضاء على شكل موجة كهرومغناطيسية أثبتها هرتز عمليًّا.
• تنتقل الموجات الكهرومغناطيسية في الفراغ بسرعة الضوء c = 3.00 × 10⁸ m/s، ويرتبط طولها الموجي بترددها بالعلاقة λ = c/f، فكلما زاد التردد قلّ الطول الموجي.
• تتولد الموجات الكهرومغناطيسية من شحنات متسارعة في الهوائي وتُستقبل بهوائي آخر، وعندما تنتقل خلال مادة عازلة تقل سرعتها وفق ثابت العزل الكهربائي للمادة.

راجع صفحة ١٤٥ في الكتاب

مثال محلول

موجة ضوئية ترددها 6.0 × 10¹⁴ Hz تنتقل في الهواء. ما طولها الموجي؟ (c = 3.0 × 10⁸ m/s)

1. نكتب العلاقة بين الطول الموجي والتردد: λ = c/f.
2. نعوّض: λ = (3.0 × 10⁸)/(6.0 × 10¹⁴) = 0.50 × 10⁻⁶ m = 5.0 × 10⁻⁷ m.
3. نحوّل إلى النانومتر: 5.0 × 10⁻⁷ m = 500 nm، وهو ضمن مدى الضوء المرئي.
4. تحقق: λ × f = 5.0 × 10⁻⁷ × 6.0 × 10¹⁴ = 3.0 × 10⁸ m/s، وهي سرعة الضوء.

الإجابة: الطول الموجي 5.0 × 10⁻⁷ m أي 500 nm.