تويت
ما الفرق بين موجات الراديو وموجات الصوت
بدايةً، وقبل الدخول في موضوعنا الأساسي، والذي هو الفرق بين موجات الراديو وموجات الصوت كما هو واضحٌ من العنوان ومن نتيجة بحثك وسؤالك عزيزي القارئ، لنبدأ بتعريف الموجة من وجهة نظرٍ فيزيائيةٍ.
ما هي الموجة
عندما نفكر في كلمة "موجة"، فإن أول ما يتبادر للذهن هو أمواج البحر، ولكن وإن كانت أمواج البحر مثالًا جيدًا عن مفهوم الأمواج، فإن الفيزيائيين لهم اصطلاحهم الخاص، فالموجة من وجهة نظرٍ فيزيائيةٍ هي اضطرابٌ ينتقل عبر وسطٍ فيزيائيٍّ ناقل ( كالماء أو الهواء مثلًا)، بحيث يصاحب هذا الاضطراب انتقالًا للطاقة من مكانٍ إلى آخر، وبشكلٍ عام، يقسم علماء الفيزياء الأمواج إلى قسمين رئيسيين هما:
تحتاج الأمواج الميكانيكية إلى وسيطٍ ماديٍّ لتنتقل عبره، مثل الموجة الصوتية التي يمكن أن تنتقل عبر الهواء أو الماء أو المواد الصلبة، لكنها لا يمكن أن تنتقل أو تنتشر عبر الفراغ (أو الخلاء).
على عكس الأمواج الميكانيكية، لا تحتاج الأمواج الكهرطيسية بالضرورة إلى وسطٍ ماديٍّ للانتقال عبره، فيمكن أن تنتقل في الفراغ والفضاء الكوني، ومن الأمثلة عليها الضوء والموجات في المايكرويف، والموجات الراديوية والأشعة السينية..
بالإضافة للتقسيم السابق الذي يعتمد طبيعة الموجة كمعيارٍ للتقسيم، يوجد تصنيفٌ آخر يعتمد على طريقة انتشار الموجة في وسط الانتشار، حيث يمكننا أن نقسم الأمواج حسب طريقة الانتشار إلى نوعين هما:
في الأمواج العرضية، تتحرك جسيمات الوسط (أو تهتز) بشكلٍ عموديٍّ على الاتجاه الذي تسلكه الموجة، مثل الاهتزاز على وتر، أو التموجات على سطح الماء (كما في الشكل أدناه).
الأمواج العرضية
أما في الموجة الطولية، فتتحرك الجسيمات بشكلٍ موازٍ مع الاتجاه الذي تسلكه الموجة، مثل الموجة المنتشرة على طول نابضٍ ناتجة عن انضغاط وخلخلة حلقات النابض(كما يوضح الشكل في الأسفل)..
الأمواج الطولية
الفرق بين موجات الراديو وموجات الصوت
موجات الصوت
إذا كانت الموجة الطبيعية هي اضطرابٌ ينتقل عبر وسيطٍ ما، فإن الموجات الصوتية هي تلك الاضطرابات الناجمة عن الصوت، والمعرفة نظريًّا كضجةٍ ميكانيكيةٍ تنتقل عبر وسيطٍ مرنٍ.
كما ذكرنا، قد لا يقتصر الوسيط على الهواء، يمكن أيضًا أن يكون وسيط من الخشب أو الزجاج أوالمعادن أو المياه أو حتى الصخور. تنتقل الموجة الصوتية على شكل موجاتٍ طوليةٍ، وتتميز بعدة مميزاتٍ وخصائصٍ هي التردد وضغط الصوت وطول الموجة، وسرعة الصوت، والاتجاه، والسعة، وشدة الصوت.
انتقال الموجة الصوتية
سرعة الصوت:
هي أحد أهم مميزات الموجة الصوتية، ويلعب الوسط الذي تنتشر فيه الإشارة الصوتية دورًا أساسيًّا في تحديد سرعة انتشار الموجة الصوتية، حيث تحدد كثافة مادة الوسط سرعة الصوت خلالها.
على سبيل المثال، ينتقل الصوت عبر الهواء عند درجة حرارة الغرفة والضغط الجوي النظامي بسرعة حوالي 340 متر في الثانية، ولكن وبشكلٍ عام، يمكن أن ينتقل الصوت بشكلٍ أسرع في السوائل وفي المواد الصلبة، حيث تصل سرعته عبر الماس إلى 12 كيلومتر في الثانية..
تردد الصوت:
التردد أيضًا من المميزات الهامة للإشارة الصوتية، حيث تتراوح ترددات الأمواج الصوتية من 10 هيرتز حتى 200 ميغا هيرتز، كما يوضح الشكل أدناه، طبعًا لا يسمع الإنسان كل هذه الترددات، بل يكون مجال الترددات المسموعة بالنسبة للإنسان من 20 هيرتز حتى 20 كيلو هيرتز.
ترددات الأمواج الصوتية
موجات الراديو
موجات الراديو هي موجاتٌ كهرطيسيةٌ، تتكون من تراكب الحقول الكهربائية والمغناطيسية بشكلٍ متعامدٍ كما تظهر في الشكل أدناه.
بنية الموجة الراديوية (يظهر فيها تعامد الحقلين الكهربائي والكهرطيسي)
نظرًا لأن التذبذبات الفعلية في الموجات الراديوية، تحدث عند الزوايا القائمة والمعامدة لاتجاه انتشار الموجة، فإن الموجات الراديوية هي موجاتٌ عرضيةٌ على عكس الموجات الصوتية الطولية.
أيضًا وعلى عكس الموجات الصوتية، لا تحتاج الموجات الراديوية إلى وسطٍ للانتقال عبره وذلك بسبب طبيعتها الكهرطيسية، حيث يمكن للأمواج الراديوية الانتقال في الخلاء أو الفراغ الكوني.
تنتقل الموجات الراديوية في الخلاء بسرعةٍ حوالي 300000 كم في الثانية، في حين أنها تبطأ عندما تنتشر خلال موادٍ أخرى، وبهذا تخالف أيضًا الأمواج الصوتية التي تزداد سرعتها عندما تنتشر في وسطٍ صلبٍ غير الهواء.
المذياع (الراديو) هو صلة الوصل بين الأمواج الصوتية والأمواج الراديوية!
عندما نضبط المذياع عند ترددٍ معينٍ للاستماع لإذاعتنا المفضلة، فإن المذياع يستقبل إشارة البث وهي ليست إشارةً صوتيةً حقيقةً بل هي إشارةٌ راديويةٌ. بعد استقبال الموجة الراديوية، تكون وظيفة المذياع تحويل هذه الموجة إلى موجةٍ كهربائيةٍ ومن ثم إلى موجةٍ ميكانيكيةٍ تسبب اهتزاز أغشية مكبرات الصوت، لتنتج موجة صوتية يمكننا أن نسمعها..
بدايةً، وقبل الدخول في موضوعنا الأساسي، والذي هو الفرق بين موجات الراديو وموجات الصوت كما هو واضحٌ من العنوان ومن نتيجة بحثك وسؤالك عزيزي القارئ، لنبدأ بتعريف الموجة من وجهة نظرٍ فيزيائيةٍ.
ما هي الموجة
عندما نفكر في كلمة "موجة"، فإن أول ما يتبادر للذهن هو أمواج البحر، ولكن وإن كانت أمواج البحر مثالًا جيدًا عن مفهوم الأمواج، فإن الفيزيائيين لهم اصطلاحهم الخاص، فالموجة من وجهة نظرٍ فيزيائيةٍ هي اضطرابٌ ينتقل عبر وسطٍ فيزيائيٍّ ناقل ( كالماء أو الهواء مثلًا)، بحيث يصاحب هذا الاضطراب انتقالًا للطاقة من مكانٍ إلى آخر، وبشكلٍ عام، يقسم علماء الفيزياء الأمواج إلى قسمين رئيسيين هما:
- الأمواج الميكانيكية.
- الأمواج الكهرطيسية.
تحتاج الأمواج الميكانيكية إلى وسيطٍ ماديٍّ لتنتقل عبره، مثل الموجة الصوتية التي يمكن أن تنتقل عبر الهواء أو الماء أو المواد الصلبة، لكنها لا يمكن أن تنتقل أو تنتشر عبر الفراغ (أو الخلاء).
على عكس الأمواج الميكانيكية، لا تحتاج الأمواج الكهرطيسية بالضرورة إلى وسطٍ ماديٍّ للانتقال عبره، فيمكن أن تنتقل في الفراغ والفضاء الكوني، ومن الأمثلة عليها الضوء والموجات في المايكرويف، والموجات الراديوية والأشعة السينية..
بالإضافة للتقسيم السابق الذي يعتمد طبيعة الموجة كمعيارٍ للتقسيم، يوجد تصنيفٌ آخر يعتمد على طريقة انتشار الموجة في وسط الانتشار، حيث يمكننا أن نقسم الأمواج حسب طريقة الانتشار إلى نوعين هما:
- الأمواج الطولية.
- الأمواج العرضية.
في الأمواج العرضية، تتحرك جسيمات الوسط (أو تهتز) بشكلٍ عموديٍّ على الاتجاه الذي تسلكه الموجة، مثل الاهتزاز على وتر، أو التموجات على سطح الماء (كما في الشكل أدناه).
أما في الموجة الطولية، فتتحرك الجسيمات بشكلٍ موازٍ مع الاتجاه الذي تسلكه الموجة، مثل الموجة المنتشرة على طول نابضٍ ناتجة عن انضغاط وخلخلة حلقات النابض(كما يوضح الشكل في الأسفل)..
الفرق بين موجات الراديو وموجات الصوت
موجات الصوت
إذا كانت الموجة الطبيعية هي اضطرابٌ ينتقل عبر وسيطٍ ما، فإن الموجات الصوتية هي تلك الاضطرابات الناجمة عن الصوت، والمعرفة نظريًّا كضجةٍ ميكانيكيةٍ تنتقل عبر وسيطٍ مرنٍ.
كما ذكرنا، قد لا يقتصر الوسيط على الهواء، يمكن أيضًا أن يكون وسيط من الخشب أو الزجاج أوالمعادن أو المياه أو حتى الصخور. تنتقل الموجة الصوتية على شكل موجاتٍ طوليةٍ، وتتميز بعدة مميزاتٍ وخصائصٍ هي التردد وضغط الصوت وطول الموجة، وسرعة الصوت، والاتجاه، والسعة، وشدة الصوت.
سرعة الصوت:
هي أحد أهم مميزات الموجة الصوتية، ويلعب الوسط الذي تنتشر فيه الإشارة الصوتية دورًا أساسيًّا في تحديد سرعة انتشار الموجة الصوتية، حيث تحدد كثافة مادة الوسط سرعة الصوت خلالها.
على سبيل المثال، ينتقل الصوت عبر الهواء عند درجة حرارة الغرفة والضغط الجوي النظامي بسرعة حوالي 340 متر في الثانية، ولكن وبشكلٍ عام، يمكن أن ينتقل الصوت بشكلٍ أسرع في السوائل وفي المواد الصلبة، حيث تصل سرعته عبر الماس إلى 12 كيلومتر في الثانية..
تردد الصوت:
التردد أيضًا من المميزات الهامة للإشارة الصوتية، حيث تتراوح ترددات الأمواج الصوتية من 10 هيرتز حتى 200 ميغا هيرتز، كما يوضح الشكل أدناه، طبعًا لا يسمع الإنسان كل هذه الترددات، بل يكون مجال الترددات المسموعة بالنسبة للإنسان من 20 هيرتز حتى 20 كيلو هيرتز.
ترددات الأمواج الصوتية
موجات الراديو
موجات الراديو هي موجاتٌ كهرطيسيةٌ، تتكون من تراكب الحقول الكهربائية والمغناطيسية بشكلٍ متعامدٍ كما تظهر في الشكل أدناه.
بنية الموجة الراديوية (يظهر فيها تعامد الحقلين الكهربائي والكهرطيسي)
نظرًا لأن التذبذبات الفعلية في الموجات الراديوية، تحدث عند الزوايا القائمة والمعامدة لاتجاه انتشار الموجة، فإن الموجات الراديوية هي موجاتٌ عرضيةٌ على عكس الموجات الصوتية الطولية.
أيضًا وعلى عكس الموجات الصوتية، لا تحتاج الموجات الراديوية إلى وسطٍ للانتقال عبره وذلك بسبب طبيعتها الكهرطيسية، حيث يمكن للأمواج الراديوية الانتقال في الخلاء أو الفراغ الكوني.
تنتقل الموجات الراديوية في الخلاء بسرعةٍ حوالي 300000 كم في الثانية، في حين أنها تبطأ عندما تنتشر خلال موادٍ أخرى، وبهذا تخالف أيضًا الأمواج الصوتية التي تزداد سرعتها عندما تنتشر في وسطٍ صلبٍ غير الهواء.
المذياع (الراديو) هو صلة الوصل بين الأمواج الصوتية والأمواج الراديوية!
عندما نضبط المذياع عند ترددٍ معينٍ للاستماع لإذاعتنا المفضلة، فإن المذياع يستقبل إشارة البث وهي ليست إشارةً صوتيةً حقيقةً بل هي إشارةٌ راديويةٌ. بعد استقبال الموجة الراديوية، تكون وظيفة المذياع تحويل هذه الموجة إلى موجةٍ كهربائيةٍ ومن ثم إلى موجةٍ ميكانيكيةٍ تسبب اهتزاز أغشية مكبرات الصوت، لتنتج موجة صوتية يمكننا أن نسمعها..