Onde elettromagnetiche

Che cos'è un'onda elettromagnetica?

È una perturbazione dei campi elettrico e magnetico che si propaga anche nel vuoto. Viene generata da cariche elettriche accelerate.

Quali sono le caratteristiche fondamentali delle onde elettromagnetiche?

• Campi E e B oscillanti e perpendicolari.

• Trasversali: oscillazioni ⊥ direzione di propagazione.

• Velocità nel vuoto: c=3,0×108 m/s

• Formula: c=λf

• Non richiedono mezzo materiale.

Com'è strutturata un’onda elettromagnetica in propagazione lungo x?

• Campo elettrico E lungo y

• Campo magnetico B lungo z

• Propagazione lungo x

Qual è la relazione tra E, B e c?

c= E/B

Come un'antenna genera un’onda elettromagnetica?

• Tensione alternata → elettroni oscillano → campo elettrico E.

• Corrente alternata → campo magnetico B (legge di Ampère-Maxwell).

• I campi variabili si rigenerano a vicenda → propagazione onda.

Qual è il ruolo della legge di Ampère-Maxwell?

Spiega che un campo magnetico può essere generato da una corrente elettrica o da un campo elettrico variabile.

Quanto vale la velocità della luce nel vuoto?

c=299.792.458m/s≈3,0×10^^8m/s

Formula dell’indice di rifrazione?

n=c/v

Dove v è la velocità della luce nel mezzo.

Perché la luce rallenta nei mezzi?

Per interazioni con le particelle del mezzo.
Esempi di n:

• Aria ≈ 1.0003

• Acqua ≈ 1.33

• Vetro ≈ 1.5

• Diamante ≈ 2.42

Quale fu il primo esperimento per misurare cc?

Ole Rømer (1676) osservando eclissi di Io. Stimò c≈220.000 km/s

Come funziona l’esperimento di Fizeau (1849)?

Usa una ruota dentata e uno specchio per misurare il tempo di andata-ritorno della luce.

Chi perfezionò la misura di c con l’interferometria?

Michelson, con valori vicini al moderno c≈299.796 km/s

Quali sono le regioni dello spettro elettromagnetico (in ordine di energia crescente)?

• Onde radio

• Microonde

• Infrarosso

• Visibile

• Ultravioletto

• Raggi X

• Raggi gamma

Quali onde hanno capacità ionizzante?

Ultravioletto (parziale), raggi X, raggi gamma.

Come interagiscono le microonde con la materia?

Fanno ruotare le molecole polari (es. acqua) → riscaldamento.

Cosa fanno i raggi X nel corpo umano?

Ionizzano gli atomi, attraversano tessuti molli, ma sono assorbiti dalle ossa.

Perché la luce visibile è sicura?

Non ionizza, ma può eccitare gli elettroni.

Che cos'è un dipolo oscillante (Hertz)?

Antenna con conduttori alimentati da corrente alternata → onde EM.

Cosa sono la radiazione di sincrotrone e quella di frenamento?

• Sincrotrone: elettrone curvato da campo magnetico.

• Frenamento: elettrone decelerato da campo elettrico → fotoni.

Come funzionano le onde stazionarie in un forno a microonde?

Le onde riflesse dalle pareti interferiscono tra loro formando ventri (caldo) e nodi (freddo). Il piatto rotante aiuta a uniformare.

Dove si formano onde stazionarie in un'antenna?

All’interno del dipolo: le onde riflesse creano ventri centrali e nodi alle estremità.

Cos’è il vettore di Poynting?

S=E×B

(sono tutti e tre vettori)

Indica direzione e intensità del flusso di energia in un’onda EM.

Le onde radio e microonde causano cancro?

No, non sono ionizzanti. Possono riscaldare i tessuti, ma non rompono legami chimici.

Qual è il rischio reale dei raggi UV?

Danneggiano il DNA → rischio tumori (es. melanoma). Gli UVA causano invecchiamento, gli UVB ustioni e mutazioni.

Perché i raggi gamma sono pericolosi?

Sono altamente penetranti e ionizzanti. Usati in radioterapia, ma letali se non controllati.

Cosa dimostra l’esperimento dello specchio di Fresnel?

La natura ondulatoria della luce.
Due specchi generano onde coerenti → interferenza → frange luminose e scure.