ما هو طول الموجة؟

تعريف الطول الموجي

تتميز الموجات بحركتها المنتظمة والمتكررة إلى الأعلى وللأسفل، وهي تتكون من مجموعة من القمم والقيعان المتناوبة، وبشكل عام يمكن تعريف الطول الموجي (λ) (بالإنجليزية: Wavelength) على أنه المسافة بين أي نقطتين متتاليتين متطابقتين على الموجة؛ أي بين القمة والقمة التي تليها، أو بين القاع والقاع الذي يليه، وتتميز الموجة ذات الطول الموجي القصير بترددها العالي مقارنة بالموجة ذات الطول الموجي الكبير؛ لأن الموجة ذات الطول الموجي القصير يمر فيها عبر نقطة معينة وخلال فترة زمنية معينة عدد أكبر من الموجات.^[١]

يمكن قياس الطول الموجي بالأمتار، أو السنتيمترات، أو حتى النانومتر (1م = 109 نانومتر)، وذلك اعتمادًا على نوع الموجة. ^[١]

العلاقة بين الطول الموجي والتردد

يعبّر التردد (بالإنجليزية: Frequency)، الذي يمثله الحرف اليوناني (ν) عن عدد الموجات التي تعبر نقطة معينة في فترة زمنية محددة، ويتم قياسه عادة بوحدة دورة لكل الثانية أو موجة لكل الثانية وهي الوحدة المعروفة بالهيرتز (Hz).^[١]

يمكنك حساب الطول الموجي عبر قسمة سرعة الموجة على ترددها، وهو ما يُعبّر عنه من خلال المعادلة الآتية:^[١]

• الطول الموجي للموجة = سرعة الموجة/تردد الموجة، وبالرموز: λ = v/f .

إذ يُقاس الطول الموجي (λ) هنا بالأمتار، أما (v) فهي سرعة الموجة وتُقاس بالمتر في الثانية، أما التردد فيُقاس بالهيرتز.^[١]

يرتبط الطول الموجي والتردد بعلاقة عكسية؛ فالموجة ذات الطول الموجي الكبير لها تردد أقل من الموجة ذات الطول الموجي القصير، كما تتناسب طاقة الموجة طرديًا مع ترددها وعكسياً مع طولها الموجي؛ فكلما زادت طاقة الموجة زاد التردد وكان طول الموجة أقصر، وهذا يعني بالمجمل أن الموجات ذات الأطوال الموجية القصيرة تحمل كمية أكبر من الطاقة مقارنة بالموجات ذات الأطوال الموجية الطويلة.^[١]

أمثلة على الطول الموجي لبعض الموجات

لموجات الضوء أطوال موجية قصيرة جدًا؛ إذ يبلغ الطول الموجي لموجات الضوء الأحمر نحو 700 نانومتر، بينما يبلغ الطول الموجي للضوء الأزرق والأرجواني نحو 400 أو 500 نانومتر، أما بالنسبة لموجات الراديو، وهي نوع آخر من الإشعاع الكهرومغناطيسي فتتراوح أطوالها الموجية بين بضعة مليمترات إلى عدة كيلومترات، لتعتبر بذلك أكثر طولاً بكثير من موجات الضوء.^[٢]

أما بالنسبة للموجات الصوتية التي تنتقل عبر الهواء فتتراوح الأطوال الموجية لها من بضعة مليمترات إلى عدة أمتار؛ إذ يبلغ الطول الموجي للأصوات التي لا يمكن للبشر سماعها نحو 17 مترًا ويبلغ ترددها حوالي 20 هيرتز، أما الأصوات المرتفعة والتي يمكن للبشر سماعها فلها أطوال موجية أصغر بكثير، وتبلغ نحو 17 ملم، ويبلغ ترددها حوالي 20 كيلو هيرتز.^[٢]

حساب الطول الموجي

يمكنك حساب الطول الموجي للموجة عند معرفة ترددها وسرعتها، وذلك كما في المثال الآتي:^[٣]

• مثال: احسب الطول الموجي للضوء المرئي الذي يبلغ تردده 6.24×10^14 هيرتز، إذا علمت أن سرعة الضوء هي: 3×10^8 م/ث.
• الحل: بتعويض القيم في القانون: الطول الموجي للموجة = سرعة الموجة/تردد الموجة، ينتج أن: الطول الموجي لهذه الموجة = 3×10^8÷6.24×10^14 = 4.81×10^-7 أمتار.