Onde elettromagnetiche

Le onde elettromagnetiche e la natura ondulatoria della luce

Intorno alla metà del XIX secolo, il fisico scozzese J.C. Maxwell studiando i fenomeni elettrici e magnetici, scoprì che una carica elettrica oscillante produce un campo elettrico e un campo magnetico tra loro perpendicolari, che si propagano in forma di onde; alla propagazione delle onde è associato il trasporto di energia elettromagnetica o radiante.

Egli da ulteriori studi concluse che: la luce è costituita da onde elettromagnetiche (o radiazioni elettromagnetiche) formate dalla simultanea propagazione di un campo magnetico (B) e di un campo elettrico (E) tra loro perpendicolari.

Essendo quindi la luce un fenomeno ondulatorio, cioè un fenomeno che si riproduce identico a se stesso un gran numero di volte e vista la maggior importanza che ha il campo elettrico rispetto al campo magnetico nelle interazioni con la materia, si preferisce rappresentare l'onda nel seguente modo semplificato:

Grandezze caratteristiche delle onde elettromagnetiche

Dell'onda elettromagnetica possiamo definire alcuni parametri caratteristici:

La lunghezza d'onda λ (lambda) rappresenta la distanza tra i punti corrispondenti di due onde successive (per esempio la distanza tra due creste successive). La sua unità di misura è il metro (o uno dei suoi sottomultipli).

L'ampiezza d'onda A è la distanza del massimo della cresta dall'asse di propagazione dell'onda. La sua unità di misura è il metro (o uno dei suoi sottomultipli).

La frequenza ν (ni) è il numero delle oscillazioni dell'onda in un secondo. La sua unità di misura è l'Hertz (Hz). L'Hertz è l'inverso del secondo Hz = 1/s

La velocità di propagazione c, che assume valori diversi a seconda del mezzo in cui essa si propaga. Nel caso della luce che si propaga nel vuoto (velocità della luce nel vuoto), c = 3 · 108 m/s ovvero c = 300000 Km/s.

Lunghezza d'onda, frequenza e velocità di propagazione sono legate tra loro dalla seguente relazione matematica:

Classificazione delle onde elettromagnetiche

Le onde elettromagnetiche sono state classificate in base ai valori di lunghezza d'onda (o, il che è lo stesso, in base ai valori di frequenza). Esse, nel loro complesso costituiscono lo spettro elettromagnetico.

Le onde elettromagnetiche che l'occhio umano percepisce sono solo una piccolissima parte dello spettro elettromagnetico: costituiscono lo spettro del visibile. Le onde elettromagnetiche appartenenti a tale spettro hanno valori di lunghezza d'onda compresi tra 390 nm e 760 nm (1 nm = 1 nanometro = 10-9 m = un milionesimo di millimetro).

Le onde elettromagnetiche aventi lunghezza d'onda maggiore (e quindi frequenza minore) sono quelle catalogate come: infrarossi, microonde e onde radio.
Le onde elettromagnetiche aventi lunghezza d'onda minore (e quindi frequenza maggiore) sono quelle catalogate come: ultravioletto (UV), raggi X, raggi gamma.

Classificazione delle onde E.M.