Onde elettromagnetiche

Una carica elettrica produce intorno a sè un campo elettrico.Quando questa carica è in moto, genera anche campo magnetico. Le sorgenti, dunque, del campo elettromagnetico sono le cariche in moto; e le equazioni di Maxwell, applicate ala situazione particolare, forniscono, almeno in linea di principio, il campo elettrico ed il campo magnetico.
In ogni caso si può verificare che il vettore E ed il vettore B sono fra loro perpendicolari alla direzione di propagazione.
Inoltre Maxwell mostrò che il campo elettromagnetico (campo e.m.) si propaga con velocità pari a quella della luce, che nel vuoto è data da:
c=3*10⁸m*s^-1
Questo fu, poi, ampiamente verificato sperimentalmente da Heinrich Hertz.

Indicato con u il versore che ha per direzione e verso quelli della propagazione del campo e.m., si dimostra che vale la relazione:
E=c*B^u

Essendo, poi, come è stato detto, B e u tra loro perpendicolari, si ha:
E=c*B e quindi B=E/c

Il campo elettromagnetico si chiama anche onda elettromagnetica, rappresentata come un'onda piana armonica in cui sia il campo elettrico che il campo magnetico variano con legge sinusoidale (vedi immagine):

1. E=E₀*sen(2*pigreco/lambda)*(x-c*t)
2. B=B₀*sen(2*pigreco/lambda)*(x-c*t)

La costante lambda indica la minima distanza di due punti sull'asse x ai quali corrisponde, in un dato istante, il medesimo valore del campo elettrico (o del campo magnetico); e si chiama lunghezza d'onda.

Il tempo impiegato dall'onda e.m. a percorrere un tratto pari alla lunghezza d'onda è detto periodo T:
T=lambda/c.
L'inverso del periodo si chiama frequenza: f=c/lambda

Al variare della lunghezza d'onda, cambiano moltissimo le proprietà delle onde magnetiche, le quali perciò vengono classificate secondo il valore di lambda. L'insieme delle onde e.m. corrispondenti a lunghezza d'onda comprese fra due dati valori si chiama spettro elettromagnetico.

La classificazione consueta delle o.e.m. è la segente:

• Onde a radiofrequenza.Hanno una lunghezza d'onda che va da qualche km fino a 0.3m,Sono usate nei sistemi trasmittenti della radio e della televisione e sono generate da particolari dispositivi elettronici.
• Microonde.Le corrispondenti lunghezze d'onda sono comprese tra 0.3m e 1mm. Vengono utilizzate nei sistemi radar e in quelli di particolari mezzi di comunicazione; ed anch'esse sono prodotte da speciali apparati elettronici. La regione delle microonde viene indicata con la sigla UHF (altissima frequenza, rispetto a quella radio).
• Spettro dell'infrarosso.Comprende lunghezze d'onda che variano da 1mm=10^-3m a 7.8*10^-7m. Queste onde sono prodotte da molecole eccitate e da corpi caldi; e vengono utilizzate nell'industria e nella medicina.
• Spettro visibile o luce. E' costituito da una stretta banda di onde e.m. alla quali è sensibile la nostra retina. Le lunghezze d'onda corrispondenti sono comprese tra 7.8*10^-7m e 3.8*10^-7m. La luce è prodotta da transizioni quantiche di atomi o molecole. A seconda della lunghezza d'onda la luce colpisce la retina. Queste sensazioni sono i colori.

Colore	Intervallo(m)	Ampiezza(m)
rosso	7.8*10-7-6.22*10-7	1.58*10-7
arancione	6.22*10-7-5.97*10-7	250*10-10
giallo	5.97*10-7-5.779*10-7	2*10-8
verde	5.77*10-7-4.92*10-7	8.5*10-8
blu	4.92*10-7-4.55*10-7	3.7*10-8
violetto	4.55*10-7-3.8*10-7	7.5*10-8

La sensibilità dell'occhio dipende anche dalla lunghezza d'onda della luce: è massima quando lambda è prossima a 5.6*10^-7m.

• Raggi ultravioletti.Coprono la banda compresa tra 3.8*10^-7m e circa 6*10^-10m. Il sole è una potentissima sorgente di radiazione ultravioletta, che interagendo con gli atomi che si trovano nella parte superiore dell'atmosfera, produce un grandissimo numero di ioni (ionosfera). Alcuni microorganismi possono essere distrutti dalle radiazioni ultraviolette come conseguenza e dissociazione delle molecole. Per questo motivo i raggi ultravioletti vengono usati in alcune applicazioni mediche e in processi di sterilizzazione.
• Raggi X.Si estendono da circa 10^-9m a circa 10^-11m. Sono prodotti da transizioni quantiche degli elettroni più interni delle strutture atomiche, cioè più fortemente legatu al nucleo.Sono molto penetranti.
• Raggi gamma.Hanno lunghezza d'onda che vanno da 10^-10m a 10^-14m ed hanno origine nucleare. Quelli prodotti da certi elementi radioattivi vengono utilizzati in particolari terapie.

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