ورشة الهوائي: كم طول موجة الراديو؟

كيف تلعب ورشة الهوائي

1. اختر اختبارًا واقرأ التردد في البطاقة: ⁦MHz⁩ تعني ⁦10⁶ Hz⁩، و⁦GHz⁩ تعني ⁦10⁹ Hz⁩.
2. استخدم ⁦λ = c ÷ f⁩ مع ⁦c = 3 × 10⁸ m/s⁩؛ والهوائي ⁦λ ÷ 4⁩، والبقع الساخنة في الفرن تبعد ⁦λ ÷ 2⁩ بعضها عن بعض.
3. اكتب توقّعك واضغط ابدأ. تُعرض الموجات مُبطّأة بمقدار ترددها نفسه.
4. قارن العلامات البرتقالية بالقمم أو الهوائي أو البقع الذائبة، وبالسلّم على اليمين.

موجات لا تراها

الراديو والتلفاز والهواتف المحمولة والواي فاي وأفران الميكروويف والضوء كلها موجات كهرومغناطيسية: تموجات في المجالين الكهربائي والمغناطيسي لا تحتاج إلى وسط وكلها تنتقل بسرعة الضوء، ⁦c = 3 × 10⁸ m/s⁩. ما يميزها هو ترددها، ومن ثم طولها الموجي، ⁦λ = c ÷ f⁩. محطة ⁦AM⁩ على ⁦1 MHz⁩ ترسل موجات طولها ⁦300 m⁩؛ وراديو ⁦FM⁩ على ⁦100 MHz⁩، ⁦‎3 m⁩؛ والواي فاي على ⁦2.4 GHz⁩، ⁦‎12.5 cm⁩؛ أما الضوء المرئي فأطواله الموجية نحو نصف جزء من مليون من المتر. وتُصمَّم الهوائيات لتتوافق معها: قضيب بسيط طوله ربع طول موجي يرنّ مع الموجة، ولهذا هوائيات السيارات أقل من متر وصواري ⁦AM⁩ بعشرات الأمتار. وفي فرن الميكروويف ترتد الموجات ذهابًا وإيابًا بين الجدران المعدنية وتكوّن موجة موقوفة، فيها بقع ساخنة تبعد نصف طول موجي بعضها عن بعض وبقع أبرد بينها. لهذا يدور الطعام على صحن دوّار، ولهذا يذوب لوح شوكولاتة متروك ساكنًا في بقع يمكنك قياسها.

نموذج تعليمي مركّز

تنتقل الموجات بسرعة ⁦‎3 × 10⁸ m/s⁩ تمامًا (في الهواء يكون الضوء أبطأ بقدر ضئيل جدًا). كل موجة مُبطّأة بمقدار ترددها نفسه، لذا تدوم الذبذبة الواحدة ثانية واحدة على الشاشة؛ وتغادر الموجة الهوائي ولا ينعكس شيء. في الفرن تكون الموجة الموقوفة مثالية والبقع الساخنة على بُعد نصف طول موجي بالضبط بعضها عن بعض. الإجابات ضمن ⁦‎2%⁩ صحيحة.