ثابت بودن بسامد در طیف امواج الکترومغناطیسی

راهنمایی کوتاه: خیر، بسامد در طیف امواج الکترومغناطیسی در خلأ ثابت نمی‌ماند.

گام‌به‌گام:

• ۱) امواج الکترومغناطیسی شامل طیف گسترده‌ای هستند: از امواج رادیویی (طول موج بلند، بسامد پایین) تا امواج گاما (طول موج بسیار کوتاه، بسامد بسیار بالا).
• ۲) در خلأ، سرعت همه امواج الکترومغناطیسی ثابت و برابر با سرعت نور است: $c=3\times {10}^{8}m/s$.
• ۳) رابطه بین سرعت (c)، بسامد (f) و طول موج (λ) به این صورت است: $c=f\times \lambda$.
• ۴) چون سرعت (c) در خلأ برای همه امواج ثابت است، اگر طول موج (λ) تغییر کند، بسامد (f) نیز باید تغییر کند تا تساوی برقرار بماند.
• ۵) بنابراین، وقتی از امواج رادیویی به سمت امواج گاما حرکت می‌کنیم، طول موج کاهش می‌یابد و در نتیجه بسامد افزایش می‌یابد.
• ۶) مقدار ثابت در خلأ برای همه امواج الکترومغناطیسی، سرعت نور است، نه بسامد.

پاسخ نهایی: خیر، بسامد در طیف امواج الکترومغناطیسی در خلأ ثابت نمی‌ماند. آنچه ثابت است سرعت نور (c) در خلأ می‌باشد. با حرکت از امواج رادیویی به سمت گاما، بسامد افزایش می‌یابد.

مثال مشابه: فرض کنید دو موج داریم: یک موج رادیویی با طول موج ۳۰۰ متر و یک موج نور مرئی با طول موج ۶۰۰ نانومتر. سرعت هر دو در خلأ برابر c است. با استفاده از رابطه c = fλ می‌توانیم بسامد هر کدام را حساب کنیم. خواهیم دید که بسامد موج نور مرئی بسیار بیشتر از بسامد موج رادیویی است.

اگر می‌خواهی بیشتر یاد بگیری: می‌توانی رابطه بین انرژی فوتون (E) و بسامد (f) را بررسی کنی: $E=hf$ که در آن h ثابت پلانک است. این نشان می‌دهد که امواج با بسامد بالاتر (مثل گاما) انرژی بیشتری دارند.

راهنمایی کوتاه: بله، بسامد یک موج الکترومغناطیسی در خلأ ثابت می‌ماند.

گام‌به‌گام:

• ۱) امواج الکترومغناطیسی (مانند رادیویی، نور مرئی، گاما) همگی در خلأ با سرعت نور حرکت می‌کنند: $c=3\times {10}^{8}m/s$.
• ۲) رابطه اصلی بین سرعت (c)، بسامد (f) و طول موج (λ) این است: $c=f\times \lambda$.
• ۳) وقتی موج از یک محیط (مثلاً هوا) به خلأ می‌رود، سرعت آن تغییر می‌کند (در خلأ بیشترین است).
• ۴) اما بسامد (تعداد نوسانات در ثانیه) منبع موج است و به محیط وابسته نیست—یعنی ثابت می‌ماند.
• ۵) بنابراین، از امواج رادیویی تا گاما، اگر منبع بسامد ثابتی تولید کند، این بسامد در خلأ تغییر نمی‌کند.
• ۶) آنچه تغییر می‌کند طول موج (λ) است، زیرا با تغییر سرعت در محیط‌های مختلف، λ = c/f تنظیم می‌شود.

پاسخ نهایی: بله، بسامد (فرکانس) امواج الکترومغناطیسی در خلأ ثابت است؛ زیرا بسامد مشخصه ذاتی موج است و به محیط انتشار وابسته نیست.

مثال مشابه: یک ایستگاه رادیویی روی بسامد ۱۰۰ مگاهرتز پخش می‌کند. این موج چه در هوا، چه در خلأ، چه به صورت نور مرئی، همان ۱۰۰ مگاهرتز را دارد. فقط سرعت و طول موج آن در مواد مختلف تغییر می‌کند.

اگر می‌خواهی بیشتر یاد بگیری: می‌توانی رابطه $c=f\times \lambda$ را برای محیط‌های مختلف (مثلاً آب یا شیشه) بررسی کنی و ببینی چگونه سرعت نور کاهش می‌یابد اما بسامد ثابت می‌ماند.