امواج مکانیکی در مقابل امواج الکترومغناطیسی
امواج مکانیکی پایان امواج الکترومغناطیسی دو نوع موجی هستند که در فیزیک مورد بحث قرار می گیرند. امواج مکانیکی امواجی هستند که در اثر اعمال مکانیکی مانند ارتعاشات ایجاد می شوند. امواج الکترومغناطیسی امواجی هستند که در اثر نوسان میدان های الکتریکی و مغناطیسی ایجاد می شوند. این دو نوع امواج در درک زمینه هایی مانند الکترومغناطیس، امواج و ارتعاشات، اپتیک، آکوستیک و بسیاری موارد دیگر بسیار مهم هستند. در این مقاله قصد داریم به چیستی امواج مکانیکی و امواج الکترومغناطیسی، تعاریف آنها، کاربرد امواج مکانیکی و امواج الکترومغناطیسی، شباهت های این دو و در نهایت تفاوت امواج مکانیکی و امواج الکترومغناطیسی بپردازیم.
امواج الکترومغناطیسی
امواج الکترومغناطیسی، که بیشتر به عنوان امواج EM شناخته می شوند، اولین بار توسط جیمز کلرک ماکسول ارائه شد. این بعدها توسط هاینریش هرتز تایید شد که با موفقیت اولین موج EM را تولید کرد. ماکسول شکل موج امواج الکتریکی و مغناطیسی را استخراج کرد و سرعت این امواج را با موفقیت پیش بینی کرد. از آنجایی که این سرعت موج برابر با مقدار تجربی سرعت نور بود، ماکسول همچنین پیشنهاد کرد که نور در واقع شکلی از امواج EM است.
امواج الکترومغناطیسی دارای یک میدان الکتریکی و یک میدان مغناطیسی عمود بر یکدیگر و عمود بر جهت انتشار موج هستند. همه امواج الکترومغناطیسی در خلاء سرعت یکسانی دارند. فرکانس موج الکترومغناطیسی تعیین کننده انرژی ذخیره شده در آن است. بعدها با استفاده از مکانیک کوانتومی نشان داده شد که این امواج در واقع بسته‌هایی از امواج هستند. انرژی این بسته به فرکانس موج بستگی دارد. این میدان دوگانگی موج - ذره ماده را باز کرد.اکنون مشاهده می شود که تابش الکترومغناطیسی را می توان امواج و ذرات در نظر گرفت. جسمی که در هر دمایی بالاتر از صفر مطلق قرار گیرد، امواج EM با هر طول موج ساطع می کند. انرژی که در آن حداکثر تعداد فوتون ساطع می شود به دمای بدن بستگی دارد.
امواج مکانیکی
امواج مکانیکی امواجی هستند که در اثر فرآیندهای مکانیکی ایجاد می شوند. امواجی مانند امواج صوتی، امواج اقیانوس و امواج ضربه ای نمونه هایی برای امواج مکانیکی هستند. همه امواج مکانیکی برای انتشار نیاز به یک محیط دارند. انرژی یک موج مکانیکی به دامنه موج بستگی دارد.
یک موج مکانیکی چندین ویژگی دارد. مهمترین این ویژگی ها سرعت، فرکانس دامنه و طول موج است. برای هر موج مکانیکی، رابطه v=f λ صادق است. در اینجا، v سرعت موج، f فرکانس، و λ طول موج است.
تفاوت بین امواج مکانیکی و امواج الکترومغناطیسی چیست؟
• امواج الکترومغناطیسی برای حرکت به هیچ وسیله ای نیاز ندارند در حالی که امواج مکانیکی باید رسانه ای برای انتشار داشته باشند.
• انرژی امواج الکترومغناطیسی کوانتیزه است، اما انرژی امواج مکانیکی پیوسته است.
• انرژی امواج مکانیکی به دامنه موج بستگی دارد، اما انرژی یک موج الکترومغناطیسی فقط به فرکانس بستگی دارد.
• امواج الکترومغناطیسی رفتاری شبیه ذرات را نشان می دهند، اما امواج مکانیکی چنین رفتاری را نشان نمی دهند.
