5) Le onde elettromagnetiche

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Come spiegato nell’articolo Le forze fondamentali, una carica elettrica che si sposta accelerando nel vuoto (ad esempio un elettrone) emette onde elettromagnetiche. Le onde elettromagnetiche sono quindi successioni di impulsi, generati da cariche elettriche che accelerano, trasmessi attraverso qualsiasi mezzo, anche nel vuoto dello spazio. Immaginate che il vostro elettrone sia il classico sasso gettato nel lago, esso genererà delle onde sull’acqua che si espandono concentriche allontanandosi dal sasso. Come la superficie del lago varia di altezza generando le onde, lo spazio stesso invece varia le sue proprietà elettriche e magnetiche, trasportando quindi l’onda elettromagnetica per lunghe distanze. Quando il campo magnetico diminuisce, il campo elettrico aumenta, per poi tornare a diminuire mentre aumenta nuovamente il campo magnetico: questa accoppiata continua nello spazio fino all’esaurirsi dell’onda elettromagnetica:
propagazione onda elettromagnetica

 

Queste variazioni quindi producono delle ‘perturbazioni’ elettromagnetiche che si propagano nel tempo e nello spazio secondo le leggi sviluppate da Maxwell intorno al 1860. Le onde elettromagnetiche sono classificate in termini di lunghezza d’onda e frequenza: la frequenza è il numero totale di oscillazioni che il campo elettrico/ magnetico hanno in un secondo, mentre la lunghezza d’onda dipende dalla frequenza diviso la velocità di propagazione (l = f / v). La velocità di propagazione è pari alla velocità della luce! Infatti la luce stessa è composta da onde elettromagnetiche, il cui colore stesso dipende dalla frequenza. In poche parole le proprietà di un’onda elettromagnetica dipendono dalla sua frequenza: a frequenze basse abbiamo le onde radio, salendo di frequenza raggiungiamo le microonde che ci scaldano il pranzo, salendo ancora di frequenza raggiungiamo la luce visibile e via dicendo:

spettro elettromagnetico

 

All’aumentare della frequenza aumenta anche l’energia posseduta dall’onda stessa. Quando un’onda colpisce un materiale (ad esempio la luce del sole con i pannelli fotovoltaici) il suo contenuto energetico, se sufficientemente elevato, può interagire con il materiale stesso spostandone ad esempio gli elettroni, creando così corrente elettrica!

Le onde radio invece, reagiscono con gli elettroni del metallo di un antenna, generando un piccolo flusso elettrico che può essere amplificato e mandato ad un altoparlante, per ricavarne la canzone che qualcuno ha trasmesso per noi.

L’energia posseduta dai raggi gamma e dai raggi X per esempio, è tale da interferire con la struttura atomica dei materiali che attraversano, cioè provocano la deviazione di elettroni dalla loro orbita con la conseguente formazione di ioni. Tali radiazioni ionizzanti hanno quindi un elevato potere di penetrazione. Pur avendo analoghe proprietà e generando analoghi effetti sui materiali, queste due radiazioni differiscono nel metodo di generazione: i raggi X possono essere prodotti da macchine, i raggi gamma invece sono il risultato di emissioni radioattive.

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