Onde elettromagnetiche

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1 Onde elettromagnetiche 24 ordini di grandezza in f (o λ) si propagano nel vuoto con velocita c = 299,792,458m/s in mezzi trasparenti, leggermente meno veloci 206 Origini delle onde elettromagnetiche Legge di Faraday: E = E 2 ds = 89 : 8; un campo magnetico che varia nel tempo crea un campo elettrico Legge di Ampere: B 2 ds = μ > una corrente crea un campo magnetico Ampere-Maxwell: B 2 ds = μ > + ε > μ > 89 D 8; un campo elettrico che varia nel tempo crea un campo magnetico che induce un campo E variabile che induce un campo B variabile che induce un campo E variabile che induce un campo B variabile etc. etc

2 Generare onde elettromagnetiche Un sistema che genera corrente alternata e lo trasmette ad un'antenna, crea un campo elettrico che varia nel tempo che induce un campo B variabile etc. etc. etc. Un sistema che genera corrente alternata e lo trasmette ad una bobina, crea un campo magnetico che varia nel tempo che induce un campo E variabile etc. etc. etc. Può anche essere un singolo atomo a generare onde EM 208 Proprietà delle onde elettromagnetiche E c, B c le onde EM sono onde trasversali E B E B indica la direzione c E e B sono in fase: E = E H sin(kx ωt), B = B H sin(kx ωt) c = R S T S = U,UV > WXY 2,Z[ > W\ = 3,0 10U m/s Rapporto tra le ampiezze: E H = cb H Intensità: I = Z@T S E H Z 209 2

3 La polarizzazione Il piano che contiene il vettore E è il piano di polarizzazione. L'interazione tra radiazione e materia è dominata dal campo elettrico 210 Polarizzare la luce La luce comune non è polarizzata cambia continuamente direzione in modo casuale Con una lamina polarizzante si può polarizzare la luce assorbe la luce di una polarizzazione, trasmette l'altra polarizzazione Diminuisce l'intensità: I = Z I > solo valido per luce non polarizzata 211 3

4 Due lamine polarizzanti Se luce già polarizzata incide su un filtro polarizzante, la componente perpendicolare all'asse di polarizzazione verrà assorbita: E b = E cos θ Siccome I E Z, risulta I = I > cos Z θ Due filtri con lo stesso asse di polarizzazione trasmettono la luce Due filtri con assi di polarizzazione perpendicolari assorbono la luce 212 Riflessione Esempi di radiazione polarizzata Diffusione Onde radio 213 4

5 Riflessione e rifrazione uando la luce incide su un altro mezzo trasparente (vetro, acqua,..) parte della luce viene riflessa parte della luce viene rifratta L'angolo θ rispetto alla normale: riflessione: θ = θ rifrazione: n Z sin θ Z = n sin θ Indice di rifrazione n indica la velocità della luce nel mezzo: v = c/n 214 Rifrazione n Z sin θ Z = n sin θ sin θ Z = k X k Y sin θ Se n Z > n, il raggio si avvicina alla normale Se n Z < n, il raggio si allontana dalla normale materiale n vuoto 1 esattamente aria 1,00029 acqua 1,33 vetro 1,5-1,7 diamante 2,

6 Dispersione cromatica L'indice di rifrazione n dipende dalla lunghezza d'onda λ. Un raggio di luce formata da lunghezze d'onde differenti (e.g. bianco) si separa Esempio: per θ = 45 blu: θ Z = asin rosso:θ Z = asin.qr.qvv sin 45 = sin 45 = La riflessione totale Luce che va da un mezzo n a un mezzo n Z con n Z < n non può uscirne se sin θ > k Y k X Invece, si riflette: riflessione interna totale per angoli maggiori all'angolo critico = arcsin k Y k X vista da sotto, la superficie dell'acqua sembra uno specchio 217 6