Le onde elettromagnetiche

Il campo elettromagnetico

Il principio di sovrapposizione

La diffrazione

L'interferenza

La polarizzazione

 
 

Il campo elettromagnetico

  Le onde elettromagnetiche vengono prodotte da particelle cariche in moto accelerato. Tutti noi abbiamo un'esperienza quotidiana, sebbene indiretta, di questo fenomeno. Le antenne dei ripetitori radiotelevisivi, o più semplicemente le antenne dei telefoni cellulari, contengono cariche elettriche (elettroni) le quali, oscillando, emettono onde elettromagnetiche che poi vengono captate da altre antenne.
Proprio su questo principio si basa la moderna tecnologia per la comunicazione a distanza.



Legenda
T = periodo di propagazione dell'onda
t = tempo trascorso dall'inizio dell'esperimento (in secondi)
Start = avvia l'animazione

Reset = azzera i parametri
E = vettore campo elettrico
B = vettore campo magnetico
v = vettore d'onda

Autore: Fu-Kwun Hwang, Department of Physics, National Taiwan Normal University, Taipei Taiwan

 

Nell'animazione è rappresentata un'onda elettromagnetica che si propaga nello spazio. Essa si compone di due campi vettoriali: il campo elettrico E (in rosso) e il campo magnetico B (in blu). Nella propagazione essi oscillano tra un valore massimo e uno minimo; v è il vettore d'onda (in giallo), cioè il vettore che descrive l'intensità e la direzione dell'onda.

  1. Selezionare il tasto Start per far partire l'animazione. Mentre il campo elettrico rimane fisso, il vettore di campo magnetico può essere spostato cliccando sulla freccia blu e trascinandola con il cursore sul piano dell'animazione. Osservare come cambia la direzione di propagazione del campo elettromagnetico.
  2. Per fermare e riprendere l'animazione usare il tasto sinistro del mouse
  3. Usare il tasto destro del mouse per cambiare l'angolo di propagazione
  4. Cambiare il periodo T di propagazione dell'onda, selezionando prima il tasto Reset, inserendo poi un numero diverso nella casella di testo e facendo ripartire l'animazione con il tasto Start.

In un'onda elettromagnetica che si propaga nello spazio si rilevano le seguenti caratteristiche:

  • la velocità di propagazione è indipendente dalla frequenza dell'onda;
  • il campo elettrico e il campo magnetico sono sempre perpendicolari fra loro, e perpendicolari alla direzione di propagazione dell'onda;
  • i due campi sono in fase uno rispetto all'altro, ovvero raggiungono il loro valore massimo (minimo) allo stesso istante, nello stesso punto dello spazio;
  • l'ampiezza del campo magnetico () è proporzionale all'ampiezza del campo elettrico () secondo la relazione , dove c è la velocità della luce. Per questo le proprietà della componente magnetica di un'onda sono deducibili dalle proprietà della corrispondente componente elettrica.

In seguito verrà presa in considerazione soltanto la componente elettrica dell'onda, poiché essa è responsabile dei fenomeni fisici più comuni.