ما هي العلاقة بين الطول الموجي والتردد وسرعة الضوء؟

العلاقة بين الطول الموجي والتردد علاقة مهمة يجب معرفتها نظراً لأن كل قوانين الضوء متوقفة عليها، والجدير بالذكر أن الضوء ليس عبارة عما نراه أمامنا فقط بل هو عبارة عن نطاق واحد ضمن نطاقات عديدة بشيء أكبر يطلق عليه الطيف الكهرومغناطيسي.

الطيف الكهرومغناطيسي عبارة عن موجات ضوئية مقسمة لعدة قطاعات كل قطاع منها له طول موجي خاص به وتردد خاص به والطول الموجي، والتردد لأي قطاع غير موجودين بقطاع آخر في ذات الطيف الكهرومغناطيسي، ولهذا يجب أن توجد علاقة بين الطول الموجي وبين التردد نظراً لأهميتها في تحديد نوع المنطقة الموجودة في الطيف الكهرومغناطيسي وسوف نوضح ذلك من خلال موقع البلد. 

العلاقة بين الطول الموجي والتردد 

لكي يتم شرح العلاقة بين الطول الموجي والتردد يجب أن تعرف أولاً أن كل الموجات الكهرومغناطيسية تسير بذات السرعة، وبالتالي فإن قمم وقيعان الموجة المارة بإحدى النقاط بالفضاء خلال فترة زمنية محددة ولتكن ثانية مثلا مختلفة باختلاف طول الموجة نفسها وكمثال:

الزمن المستغرق للانتقال 10 موجات ضوئية لمسافة 10 متر هو ذات الزمن المستغرق للانتقال موجة واحدة لمسافة 100 متر، ولأن جميع موجات الطيف الكهرومغناطيسي تتحرك بسرعة واحدة وهي سرعة الضوء فيترتب على هذا أن الطول الموجي لموجة ما هو ناتج قسمة سرعة الضوء على تردد الموجة الضوئية.  

شرح علاقة الطول الموجي والتردد عبر معادلة رياضية

يمكن توضيح الشرح من خلال المعادلة التالية:

C=λ*F

• حيث يعبر C عن بسرعة الضوء والتي لها مقدار ثابت ومعلوم. 
• ويعبر λ عن بالطول الموجي، وهذا يتغير على حسب الموجة. 
• ويعبر F عن بالتردد وهذا أيضاً يختلف باختلاف الموجة. 

علاقة الطول الموجي والتردد بسرعة الضوء 

وتوجد علاقة أخرى تضم الثلاث محاور بشكل آخر وهي λ=C/F ويتم استخدام هذا القانون عندنا يراد الحصول على الطول الموجي لموجة ما ونستنتج من هذه العلاقة أن التردد والطول الموجي في تناسب عكسي مع بعضهما البعض. 

والتردد يختلف باختلاف طاقة الموجة نفسها فعندما تزيد طاقة موجة ضوئية ما يزيد ترددها، ولهذا السبب تقع أشعة جاما ضمن نطاق الأشعة ذات الطاقات العالية جدا بينما تقع أشعة الراديو ضمن نطاق الأشعة منخفضة الطاقة بالطيف الكهرومغناطيسي. 

ما هو الطول الموجي؟ 

بعد أن ذكرنا العلاقة بين الطول الموجي والتردد يجب أن نعرفكم على معنى الطول الموجي ومجموعة تفاصيل أخرى عنه، حيث يعبر عن الطول الموجي بأنه المسافة الواقعة بين مجموعة نقاط متماثلة بموجات الضوء.

يحدد الطول الموجي إما باستخدام المتر أو باستخدام السنتيمتر أو باستخدام المليمتر، ولكن لا يتم استخدام تلك الوحدات للتعبير عن الطول الموجي لموجة ما إذا كانت تلك الموجة من موجات الأشعة تحت الحمراء أو إذا كانت الموجة ضمن نطاق الضوء المرئي أو إذا كانت من ضمن نطاق أشعة جاما أو الأشعة الفوق بنفسجية، حيث يعبر عن الموجة الواقعة ضمن النطاقات السابقة باستخدام النانومتر أو باستخدام الأنجستروم. 

وتستطيع أن تكشف عن أطوال موجات الطيف الكهرومغناطيسي عبر استخدام المطياف أو عبر استخدام جهاز تحليل الضوء، أو باستعمال أدوات محللة أخرى. 

ما هو التردد؟ 

عند ذكر العلاقة بين الطول الموجي والتردد يجب ذكر معنى التردد أولاً لكي يتم فهم تلك العلاقة، ويعبر عن التردد بأنه عدد الموجات المارة بنقطة ثابتة عبر وحدة زمن واحدة بواسطة جسم يتحرك بشكل دوري. 

تكون الموجات الكهرومغناطيسية ممتدة بنطاق واسع وكبير من الترددات. 

في العموم يعبر عن التردد بأنه مقلوب الزمن أي 1/t حيث t هو الزمن، وتردد القمر بمداره يزيد عن 12 دورة سنوية، وفي الأغلب يستخدم حرف f للتعبير عن التردد، وNu عندما يتم تحديد تردد موجة مغناطيسية مثل الأشعة السينية أو جاما. 

وتستخدم عبارة أوميغا للتعبير عن التردد الزاوي، وهذا التردد يعني مقدار دوران الموجة لكل وحدة زمن.

والوحدة الأكثر استخداما للتعبير عن التردد هي الهرتز والتي تم تسميتها بهذا الاسم تيمناً بالعالم الفيزيائي هينريش هيرتز، والهيرتز الواحد يساوي دورة في ثانية.