الموجات الكهرومغناطيسية

سرعة الصوت في الماء منذ الأزل والإنسان تتجاذبه السرعة ، وفيم الغرابة ؟؟؟! وهو يجد في توفيره الجهد والوقت  سبيلا من سبل الراحة ، وسلاحا يحارب به الزمن قبل أن يتخطفه الموت ، فركب الخيل الضامرة ، والنوق السريعة ،والقطار البخاري ،وأثناء هذا كله كانت تلفت انتباهه سرعات عالية كسرعة الرياح، ثم ازدادت دوحة العلم نضارة، فاكتشف الصوت والضوء ،وعلم أن سرعتهما مهولة . من حركات الأجسام الحركة الموجية ،هل نظرت يوما إلى شاطئ البحر ؟ هل ألقيت يوما حجرا في ماء راكد ؟ إن تتابع مياه البحر على شكل موجات متتابعة والدوائر التي يحدثها الحجر في الماء الراكد هي ما يسميه العلماء الحركة الموجية، فإذا تتابعت بانتظام سميت “حركة دورية” ،وإن لم تتكرر سميت “نبضة “. وجدير بالذكر أن الموجات من حيث انتشارها في الفراغ أم لا تنقسم على نوعين ، الأول : الموجات “الكهرومغناطيسية” ، وهي تلك التي تسير دون حاجتها إلى وسط مادي لتنتشر فيه ، ومثاله الضوء ، والثاني : الأمواج “الميكانيكية” ، وهي الأمواج التي تحتاج إلى وسط مادي لتنتشر فيه ، مثل الصوت، وكذلك الأمواج من حيث هيئتها فهناك نوعان ، الأول : الأمواج “المستعرضة” وهي تلك التي تتكون من قمم وقيعان، كتلك التي يحدثها الحجر في الماء الراكد، ومثالها الضوء، والثاني : الأمواج الطولية وهي التي تتكون من تضاغطات وتخلخلات كتلك التي تحدث لزنبرك مشدود إذا أفلت، ومثالها الصوت . إذن فالصوت موجات ميكانيكية طولية تحتاج وسطا ماديا لتنتشر فيه (صلب ، سائل ، غاز ) ، وجدير بالذكر أن الصوت تتحسسه جميع الكائنات الحية بواسطة عضو خاص  يسمى “الأذن ” ، ويمكننا أن نعرف الصوت بأنه نغمة أو أكثر تصدر من الكائن الحي للتواصل والاتصال مع أبناء جنسه وغيره، بوعي أو بغير وعي، وتسبب تلك الذبذبات حاسة تسمى “بحاسة السمع” . هذا وينتشر الصوت في الغازات، والبلازما ،وفي السوائل على هيئة موجات طولية. أما في المواد الصلبة فينتشر الصوت فيها كموجات طولية وأيضا موجات عرضية.  وتتكون موجات الصوت الطولية من تتابع لطبقات يعلو فيها الضغط وطبقات أخرى يقل فيها الضغط عن الضغط المتوازن المعتاد متتابعة. أما الموجات العرضية في المواد الصلبة فهي موجات متتابعة من إجهاد جزئي عرضي، يكون عمودياً على اتجاه انتشار الصوت. وفي موجات الصوت تنزاح جزيئات الوسط دوريا وتهتز، ولكنها لا تنتقل مع الصوت. وتنتقل الطاقة المحمولة مع الصوت كطاقة حركة لاهتزازات الوسط. ولكن لماذا لا نسمع أصوات بعض الحيوانات ؟؟ والجواب على هذا يكمن في أن الصوت كموجة يقاس  بوحدة تسمى “هيرتز “، وعلى سلم درجات الصوت فنحن نسمع الصوت بين عشرين وعشرين ألف هيرتز، فما قل عن الحد الأدنى خفت صوته، ولم نسمعه ،وسمي ” موجات تحت سمعية” ،كصوت بعض الكائنات الصغيرة . وما زاد عن الحد الأعلى لم نسمعه ، وسمي “موجات فوق سمعية” .أما سرعة الصوت فتتأثر بالعوامل كثيرة منها :

• درجة حرارة الوسط .

• قوى التماسك بين جزيئات الوسط التي تنتشر فيها الموجات الصوتية .

وقوى التماسك المذكورة هي القوى المسئولة عن شكل المادة ونوعها ( صلب وسائل وغاز ) ، فسرعة الصوت تتناسب طرديا مع قوى التماسك بين جزيئات الوسط الذي تنتشر به ، ما يعني أن سرعة الصوت في الأوساط الصلبة ، أسرع منها في الأوساط السائلة ، والتي بدورها أسرع منها في الأوساط الغازية ، ولعل هذا هو السر في استخدام مبدا الاتصالات السلكية ، وعموماً فإن سرعة الصوت في الهواء عند درجة الصفر المئوي هي 331.1 متر في الثانية ، وجدير بالذكر أن سرعة الصوت تزداد في الأوساط أيا كان نوعها بازدياد درجة الحرارة ، وذلك يعني أن سرعة الصوت في الهواء تزداد تدريجيا بازدياد درجة الحرارة .