استخدامات الموجات الكهرومغناطيسية في نقل المعلومات والطاقة من مكان لاخر لا يُمكن تجاهله على الإطلاق حيث أننا كبشر نتواصل فيما بيننا عن طريق الصوت وتنظيم الأمواج الميكانيكية المنبعثة مِن الأحبال الصوتية، وبتوافر الوسط المناسب والموجة الحاملة مثل الموجة الكهرومغناطيسية على سبيل المثال أصبح بالإمكان نقل موجات أحبالنا الصوتية مِن مكان لأخر، ولم يتوقف الأمر عند هذا الحد حيث أن علماء كبار مثل هيرتز وبرانلي وماركوني وتسلا تمكنوا مِن تطوير الأمر وجعل الموجات الكهرومغناطيسية تحمل ليس فقط الموجات الصوتية أو حتى المعلومات والبيانات بل وحتى الطاقة وتوصيلها مِن مكان لأخر.
استخدامات الموجات الكهرومغناطيسية في نقل المعلومات والطاقة من مكان لاخر
في نهايات القرن التاسع عشر وبسبب فهم الكهرومغناطيسية تمكن العلماء مِن التعرف جيداً على الكهرباء التي وبفضلها نعيش حياتنا المرفهة في الوقت الراهن، ومِن الجدير بالذكر أنه وفيما يخص استخدامات الموجات الكهرومغناطيسية في نقل المعلومات والطاقة من مكان لاخر فلقد تم استخدام أنواع مختلفة مِن الموجات الكهرومغناطيسية لكن كانت وستظل موجات الراديو هي الأكثر شيوعاً فهذا الطيف الواسع يتراوح مِن عشرات الكيلوهيرتزات إلى 300 جيجاهيرتز خلالهم يتم تخصيص نطاقات التردد لكل استخدام، وهذا التوزيع يهدف لضمان كفاءة الخدمة لكافة مستخدمي موجات الراديو وتفادي التشويش قدر الإمكان وتلاشي تعطل إتصالات فرق الإطفاء والشرطة.
شكلت المعرفة الجيدة بموجات الراديو بداية استخدامات الموجات الكهرومغناطيسية في نقل المعلومات والطاقة من مكان لاخر فقد بدأ الأمر بإكتشاف الإرسال اللاسلكي ثم تطور الأمر وبلغ وجود ما يُعرف اليوم باسم الإذاعة والتلفزيون وحتى الأقمار الصناعية وشبكات الإتصالات العالمية المتنقلة.
ما هي الكهرومغناطيسية؟
كما تعرفنا على استخدامات الموجات الكهرومغناطيسية في نقل المعلومات والطاقة من مكان لاخر سوف نتعرف على ماهية الكهرومغناطيسية مِن الأساس، ومِن الجدير بالذكر أن الكهرومغناطيسية هي عبارة عن طاقة تنشأ بسبب تأثير فيزيائي معين يتسبب في نشوء علاقة بين الطاقة الكهربية والطاقة المغناطيسية، ومِن الجدير بالذكر أن الطاقة الكهرومغناطيسية تُصنف كواحدة مِن القوى الطبيعية الأساسية الأربعة والتي هي وبالإضافة للطاقة الكهرومغناطيسية طاقة الجاذبية والطاقة النووية الصغيرة والطاقة النووية الكبيرة.
كيف تحمل الموجات الكهرومغناطيسية المعلومات والطاقة
إضافةً إلى استخدامات الموجات الكهرومغناطيسية في نقل المعلومات والطاقة من مكان لاخر فإننا سوف نتعرف على كيفية حمل الموجات الكهرومغناطيسية للمعلومات والطاقة وفي واقع الأمر فإن كل موجة كهرومغناطيسية لها ألية معينة لحمل المعلومات والطاقة لكن وكما سبق وذكرنا فإن موجات الراديو هي الشكل الأشهر والأكثر شيوعاً للموجات الكهرومغناطيسية ولهذا فإننا سنتحدث عنها في هذا الشق مِن المقال، وفي باديء الأمر يجب العلم أن المبدأ الأساسي بسيط للغاية حيث أنه في أحد الطرفين يقوم جهاز الإرسال بترمزي أو تنظيم الرسائل عبر تغيير السعة مثل رمز مورس، وفي الطرف الأخر يكون جهاز الإستقبال مضبوط بالفعل على نفط الموجة ليقوم بإلتقاط الإشارة وترجمتها وتحويلها للشكل المطلوب سواء كان بيانات أو طاقة أو صوت وما إلى ذلك.
ومِن الجدير بالذكر أن تقريباً كافة أنظمة الإتصالات اللاسلكية تعتمد على هذا المبدأ البسيط التعقيد كله يكون في التركيز وألية الترجمة في جهاز المستقبل لا أكثر لكن وبشكل عام فإن كافة أنظمة الإتصالات بداية بالهواتف التي نحملها وحتى أنظمة الأقمار الصناعية تستخدم نفس المبدأ، ومِن الجدير بالذكر أننا وفي الوقت الراهن نستخدم موجات الراديو في كافة القطاعات تقريباً حيث أنه وفي الصباح تأتينا الأخبار عبر محطات الراديو، ثم تأتينا المزيد مِن المعلومات عبر الجوال والتلفاز وهي كلها أشياء تعمل بالموجات الرديوية.
استخدامات الموجات الكهرومغناطيسية
كما تعرفنا على استخدامات الموجات الكهرومغناطيسية في نقل المعلومات والطاقة من مكان لاخر سوف نتعرف على استخدامات الموجات الكهرومغناطيسية بشكل عام حيث أنه وبالإضافة إلى استخدامات الموجات الكهرومغناطيسية في نقل المعلومات والطاقة من مكان لاخر فإن الموجات الكهرومغناطيسية تُستخدم كذلك في:
1- الإنارة
دون شك فإن الضوء الذي يأتينا مِن الموجات الكهرومغناطيسية هو أهم ما في الموجات الكهرومغناطيسية، ومِن الجدير بالذكر أن حتى ضوء الشمس الذي يأتينا مِن الفضاء هو عبارة عن موجات كهرومغناطيسية.
2- الإتصالات
وهذا الأمر بالطبع واضح وضوح الشمس في كافة مناحي الحياة بدايةً مِن الراديو وحتى الهواتف المحمولة والإنترنت والقنوات الفضائية، وبطبيعة الحال في الوقت الراهن فإن هذه الأشياء كلها أصبح مِن الصعب بل والمستحيل الإستغناء عنها أو التأقلم دونها بعدما إجتاحت كل بيت.
3- توليد الطاقة
حتى المولدات الكهربية التي تعمل بالمحروقات أو التي تعمل بالبخار تعتمد هي الأخرى على مبدأ الكهرباء الناجمة عن المجال المغناطيسي المتحرك.
4- المجال الطبي
الأشعة التي يقوم أخصائي الأشعة بإلتقاطها للمرضى حينما يُعانوا مِن أي مشاكل في أعضائهم الداخلية تحدث بفضل الموجات الكهرومغناطيسية التي وبفضلها تمكن العلم مِن رؤية ما يحدث داخل الجسم بواسطة أشعة مثل أشعة جاما وإكس وغيرهم.
5- المجال العسكري
الرادارات التي تحمي حدود البلاد مِن الإختراق كلها وأياً ما كانت طبيعة عملها فإنها تعتمد على الموجات الكهرومغناطيسية والترددات الكهرومغناطيسية، ومِن الجدير بالذكر أن حتى الصواريخ الموجهة فإنها تعتمد على الأشعة الكهروضوئية والتي هي في الأساس موجات كهرومغناطيسية.
الموجات الكهرومغناطيسية على مر التاريخ
حتى تمكنا مِن التعرف على استخدامات الموجات الكهرومغناطيسية في نقل المعلومات والطاقة من مكان لاخر الأن مر إكتشاف الموجات الكهرومغناطيسية مِن الأساس بمراحل عديدة حيث أنه وفيما سبق كان العالم بأجمعه يظن أن القوة المغناطيسية والقوة الكهربية قوتان منفصلتان كلاً منهم تعمل على حدة، لكن وفي بداية العام 1820 تغير هذا الإعتقاد تماماً حينما لاحظ هانز كريسيتيان أورستيد بالصدفة أن سلك الدارة الكهربية الذي يقوم بفتحه وإغلاقه يتولد به مجال مغناطيسي فقد لاحظ أن إبرة البوصلة تنحرف شمالاً حينما كان يجري بعض التجارب وعندها فقط تأكد مِن وجود علاقة ما تجمع بين الطاقة الكهربية والطاقة المغناطيسية ولكن ولسوء الحظ فإنه لم يتمكن مِن التعبير عن هذه العلاقة بمعادلة رياضية محكمة.
حتى العام 1873 حينما جاء جيمس ماكسويل ووضع رسالة علمية عن الكهرباء والمغناطيسية ومنذاك الحين والإكتشافات في مجال الكهرومغناطيسية تتابعت على يد كثيراً مِن العلماء مثل أنديه أمبير الذي تمكن مِن وضع المعادلة الرياضية التي تصف قوة التيار الكهربي والقوة المغناطيسية التي تتولد بين سلكين يمر بهما تيار كهربي.
كما قام العالم ميشيل فاراداي بإكتشاف المكثفات الكهربائية حينما إكتشف العلاقة التي تجمع بين الموجات الكهرومغناطيسية والضوء، كما كان أول مَن يضع تكنولوجيا المواتير الكهربية.
وبعدهم جاء هنريخ رودلف هيرتز مكتشف موجات الراديو وهذه الأحداث كلها كانت خلال القرن التاسع عشر، ثم ومع بداية القرن العشرين بدأت الإكتشافات الحقيقية في مجال الكهرومغناطيسية، مثل نظرية الكم التي وعن طريقها توسع فهمنا للضوء وطريقة إنتشاره وإنتقاله بشكل موجات وترددات كهرومغناطيسية ساعدت على وضع القوانين للموجات الرديوية ذات الترددات المنخفضة والترددات الضوئية المرئية المتوسطة وحتى أشعة إكس ذات التردد العالي للغاية.
وبهذا نكون قد تعرفنا على كل ما يخص على استخدامات الموجات الكهرومغناطيسية في نقل المعلومات والطاقة من مكان لاخر
