Le onde elettromagnetiche

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2 Campi elettrici variabili... Proprietà delle onde elettromagnetiche L intuizione di Maxwell ( ) Faraday ed Henry misero in evidenza che un campo magnetico variabile genera un campo elettrico indotto. Maxwell scoprì l effetto simmetrico del precedente: un campo elettrico variabile nel tempo genera un campo magnetico indotto. In entrambi i casi l intensità del campo indotto è proporzionale alla rapidità con cui varia nel tempo il campo che induce.

3 Campi elettrici variabili... Proprietà delle onde elettromagnetiche La propagazione dei campi elettrici e magnetici Maxwell dimostrò che i campi elettrici e magnetici potevano propagarsi nello spazio sotto forma di onde elettromagnetiche. Esse hanno le seguenti proprietà: si propagano alla velocità della luce; si propagano anche nel vuoto e, quindi, non necessitano di un mezzo materiale per propagarsi; i vettori campo elettrico e campo magnetico sono sempre perpendicolari tra loro.

4 Campi elettrici variabili... Proprietà delle onde elettromagnetiche L esperienza di Hertz ( ) Costruì la prima antenna trasmittente e ricevente. Una corrente alternata fornita a un antenna produce al suo interno l oscillazione di cariche di segno opposto (moto armonico) che comportano la nascita di campi elettromagnetici. Quando questi campi investono l antenna ricevente, in essa si generano correnti oscillanti con la stessa frequenza dell onda emessa.

5 Campi elettrici variabili... Proprietà delle onde elettromagnetiche Proprietà delle onde elettromagnetiche Sono onde trasversali. Per esse vale la relazione c = λf, essendo c la velocità della luce, λ la lunghezza d onda ed f la frequenza. Nel vuoto si propagano alla velocità della luce. Danno origine ai fenomeni di riflessione, rifrazione, interferenza e diffrazione.

6 Definizione Definizione Si dice spettro elettromagnetico la serie ordinata di frequenze delle onde elettromagnetiche. Le regioni dello spettro hanno nomi particolari per ragioni storiche. Non esistono confini ben definiti tra le varie regioni.

7 Onde radio Hanno frequenze minori di 300 MHz e lunghezze d onda maggiori di 1 m. Hanno questo nome perché furono utilizzate nelle prime trasmissioni radio. Possono aggirare ostacoli aventi dimensioni comparabili con la loro lunghezza d onda (la TV si vede lo stesso anche se ci sono palazzi). Sono riflesse dalla ionosfera terrestre, quindi permettono di inviare segnali radio superando la curvatura terrestre.

8 Microonde Hanno frequenze tra i 300 MHz e i 300 GHz e lunghezze d onda tra 1 mm e 1 m. Si usano nei forni per scaldare i cibi, perché penetrano in essi e mettono in vibrazione le molecole d acqua facendo subito aumentare la temperatura. Vengono anche usate nei radar e nei cellulari.

9 Radiazione infrarossa Hanno lunghezze d onda tra 750 nm e 1 mm. Vengono emesse da corpi caldi e sono invisibili all occhio umano. Vengono usate in termografia per evidenziare le parti che disperdono calore.

10 Spettro visibile Hanno lunghezze d onda tra 750 nm e i 400 nm. Sono percepite dall occhio umano. Al variare della lunghezza d onda si hanno i diversi colori: rosso, arancione, giallo, verde, blu, indaco e violetto.

11 Raggi ultravioletti Hanno lunghezze d onda tra i 10 nm e 400 nm. Sono prodotti dal Sole. Sono dannosi per la pelle che si protegge grazie all epidermide e cambiando colore in seguito alla produzione di melanina. L ozono ci protegge dai raggi UV provenienti dal Sole.

12 Raggi X Hanno lunghezze d onda tra 0,1 nm e 10 nm. Furono scoperti nel 1895 dal fisico tedesco W. Röntgen ( ). Penetrano profondamente la materia. Sono prodotti da fasci di veloci elettroni che subiscono violente decelerazioni attraversando metalli pesanti.

13 Raggi gamma Hanno lunghezze d onda minori di 0,1 nm. Sono emessi nei decadimenti nucleari.

14 Interazioni con la materia Interazioni con la materia Rischi delle radiazioni d alta energia Quando la lunghezza d onda è trascurabile rispetto alle dimensioni dell ostacolo, l onda elettromagnetica viene riflessa.

15 Radiazioni non ionizzanti Interazioni con la materia Rischi delle radiazioni d alta energia Le radiazioni del visibile, dell ultravioletto e dell infrarosso hanno, in genere, effetti benefici per la vita sulla Terra.

16 Interazioni con la materia Rischi delle radiazioni d alta energia Radiazioni ionizzanti Sono le radiazioni che strappano agli atomi parte dei loro elettroni, cambiandone il comportamento chimico e provocando danni alla materia vivente. Il sievert (Sv) misura gli effetti biologici della radiazione assorbita ed è pari all assorbimento di 1 J di energia delle radiazioni ionizzanti per ogni kg di massa corporea: 1Sv = 1J 1kg

17 Esposizione alle radiazioni Interazioni con la materia Rischi delle radiazioni d alta energia