ثابت ماندن تندی انتشار در طیف امواج الکترومغناطیسی

دوازدهم فیزیک 3 (رشته تجربی)

در طیف امواج الکترو مغناطیسی از امواج رادیویی به سمت امواج گاما این کمیت در خلا ثابت میماند تندی انتشار است یا خیر

abolfazl merzaei

جواب این سوال رو می‌دونی؟

با هم‌درس رقابت کن و جایزه ببر!

پاسخ‌ها

هوش مصنوعی تراز

پاسخ هوش مصنوعی تراز

سرعت انتشار امواج الکترومغناطیسی در خلا

در تمام طیف الکترومغناطیسی – از امواج رادیویی تا پرتوهای گاما – سرعت انتشار در خلا ثابت است و برابر با سرعت نور $c = 3.00\times10^{8}\,\mathrm{m/s}$ می‌باشد.

چرا سرعت ثابت است؟

معادلهٔ موج برای امواج الکترومغناطیسی در خلا: $v = \frac{1}{\sqrt{\mu_0\varepsilon_0}} = c$ که وابستگی به فرکانس یا طول موج ندارد.
رابطهٔ $v = f\lambda$ همچنان برقرار است؛ وقتی فرکانس $f$ بزرگ می‌شود، طول موج $\lambda$ به همان نسبت کوچکتر می‌شود تا حاصل‌ضرب ثابت $c$ بماند.
تغییرات سرعت فقط زمانی رخ می‌دهد که موج به محیطی با $\varepsilon$ یا $\mu$ متفاوت (مثلاً هوا، آب یا شیشه) وارد شود؛ در این حالت $v = 1/\sqrt{\mu\varepsilon}$ تغییر می‌کند.

نتیجه‌گیری

بنابراین، در خلا هیچ‌گونه «کاهش» یا «افزایش» سرعتی از امواج رادیویی به گاما وجود ندارد؛ سرعت برای تمام انواع امواج یکسان است.

تیپ سوال

در آزمون ممکن است از شما خواسته شود: «سرعت انتشار امواج الکترومغناطیسی در خلا برابر است با …» یا «اگر فرکانس دو موج متفاوت باشد، چه مقدار طول موج آن‌ها متفاوت است؟» برای پاسخ سریع از رابطه $c = f\lambda$ استفاده کنید.

پاسخ‌های ساخته شده توسط هوش مصنوعی ممکن است دارای اشتباهاتی باشند. درستی پاسخ را از منابع معتبر بررسی کنید.

هم‌‌درس

پاسخ هوش مصنوعی

سلام! سوال خیلی خوبی پرسیدی. بیا با هم بررسی کنیم.

راهنمایی کوتاه: بله، در خلأ تندی انتشار همه امواج الکترومغناطیسی ثابت است.

گام‌به‌گام:

۱) امواج الکترومغناطیسی شامل طیف وسیعی هستند: از امواج رادیویی با فرکانس پایین تا امواج گاما با فرکانس بسیار بالا.
۲) همه این امواج در خلأ به صورت موج سفر می‌کنند و نیازی به محیط مادی ندارند.
۳) سرعت یا تندی انتشار این امواج در خلأ با نماد $c$ نشان داده می‌شود.
۴) مقدار این سرعت ثابت جهانی است و تقریباً برابر است با:
$c \approx 3 \times 10^{8} m / s$
۵) این یعنی چه موج رادیویی، چه نور مرئی، چه اشعه ایکس یا گاما، همگی در خلأ با همین سرعت ثابت حرکت می‌کنند.
۶) چیزی که تغییر می‌کند فرکانس و طول موج آن‌هاست. رابطه معروف $c = f λ$ (سرعت = فرکانس × طول موج) همیشه برقرار است.

پاسخ نهایی: بله، درست است. در خلأ، تندی انتشار برای همه امواج الکترومغناطیسی—از رادیویی تا گاما—ثابت و برابر با سرعت نور ( $c$ ) است.

مثال مشابه: فرض کن دو نفر با دو خودروی متفاوت (یکی سواری و یکی کامیون) روی یک جاده کاملاً صاف و خلأ (مثلاً در فضا!) با حداکثر سرعت مجاز یکسان رانندگی کنند. سرعت هر دو یکسان است، اما خودروها کاملاً با هم فرق دارند. امواج رادیویی و گاما مثل آن دو خودروی متفاوت هستند، اما در خلأ با سرعت یکسان $c$ حرکت می‌کنند.

اگر می‌خواهی بیشتر یاد بگیری: می‌توانی تحقیق کنی که وقتی این امواج از خلأ وارد یک محیط مادی (مثل شیشه یا آب) می‌شوند، سرعتشان کم می‌شود و این کاهش سرعت برای امواج با فرکانس‌های مختلف، کمی متفاوت است که باعث پدیده‌ای به نام «پاشندگی» می‌شود.