Lunghezza d’onda l Frequenza n

Onde radio 0.3 3 106 m 10 9 10 2 Hz

Microonde 10 3 0.3 m 3 1011 10 9Hz

Infrarosso 7.8 10 7 10 3 m 3.8 1014 3 1011Hz

Luce visibile 3.8 10 7 7.8 10 7 m 7.9 1014 3.8 1014 Hz

Ultravioletto 6 10 10 3.8 10 7 m 5 1017 7.9 1014 Hz

Raggi X 6 10 12 6 10 10 m 5 1019 5 1017Hz

Raggi g 10 10 m 3 1018Hz

Spettro della radiazione elettomagnetica

Suddivisione dello spettro in varie bande

molecolecellulespilli atomi nucleiapiedifici esseri umani

103

107

105

109

1015

1011

1017

radio AM

radio FM, TV

microonde

infrarosso

ultravioletto

1019

1023

raggi X

raggi g

1

102

104

106

102

104

106

108

1013

1021

1010

1012

1014

n(Hz) l(m)

onde hertziane

onde radio

microonde

prodotte con dispositivi elettronici

prodotte con dispositivi elettronici

utilizzate per comunicazioni e radar

infrarosso radiazioni prodotte da corpi caldi

impiegate in medicina,fotografia

luce visibile

le sue frequenze sono percepite

dall’occhio umano come colori

prodotta in processi in cui vengono

eccitati gli elettroni più esterni

Il sole è la sorgente più importante di luce visibile,

prodotta dall’agitazione termica degli atomi

della sua superficie ad una temperatura T 6000 K

colore lunghezza

d’onda

frequenza

nm455390 Hz1059610697 1414 ..nm492455

violetto

blu

verde

giallo

arancio

rosso

Hz1010610596 1414 ..

nm597577

nm780622 Hz1084310824 1414 ..

nm622597 Hz1082410035 1414 ..

Hz1003510205 1414 ..

Hz1020510106 1414 ..nm577492

ultravioletto radiazioni prodotte da atomi eccitati

utilizzate nello studio di strutture atomiche

e nei processi di sterilizzazione

Sorgente di raggi ultravioletti è il sole

raggi X

raggi g

utilizzati in medicina

prodotti per frenamento di elettroni

accelerati con d.d.p di circa 100 kV o

dagli elettroni più interni degli atomi eccitati

prodotti in processi nucleari (decadimenti

radioattivi, urti tra particelle ecc..)

dannosi per gli organismi viventi

impiegati in terapie antitumorali

Se una carica positiva oscilla vicino

ad una carica negativa si ha una

perturbazione delle linee di campo

che si propaga nello spazio

Radiazione elettromagnetica prodotta

da un dipolo elettrico oscillante

Campi elettrici oscillanti

Per produrre un campo elettrico

oscillante si usa un dipolo

oscillante, cioè una “antenna”

Viceversa, la stessa antenna può essere usata per “ricevere”

il campo elettrico. Esso farà oscillare le cariche lungo

l’antenna.

Sulla radiazione di dipolo elettrico

si basa il funzionamento delle antenne

p parallelo all’asse Z

Sistema costituito da due cariche uguali ed opposte

+q e q poste su due sfere metalliche =

p qddipolo di momento

d

Z

rdove d è la distanza tra i centri

E’ possibile dare origine ad un fenomeno

di oscillazioni elettriche durante il quale

la carica di ciascuna sfera varia sinusoidalmente

tptdqdqp 00 coscos

t d

p

dt

dqI 0

sin

tqq 0 cos

Si determina quindi una intensità di corrente I

Momento di dipolo variabile nel tempo

che genera un campo magnetico

campo

elettromagnetico

oscillante

dipolo

oscillante

Il sistema è paragonabile ad un circuito oscillante

costituito da

un condensatore di capacità pari a quella delle due sfere

un’induttanza che tenga conto dei fenomeni induttivi

Er

P

E

E

ur

rpu

Le due sfere cariche creano un campo elettrico

coincidente con quello generato da un dipolo

nei casi statici, per distanze r >> d ma r << l, in modo

da poter trascurare i ritardi dovuti alla propagazione

tr

cosp2

πε4

1

r

θ p2

πε4

1E

30

03

0r

cos

cos

tr

ensp

πε4

1

r

θens p

πε4

1E

30

03

0

cos

Per r cT l,

tenendo conto del ritardo dovuto alla propagazione,

la soluzione delle equazioni di Maxwell è diversa

0Er

( )tkrcosrcε4

senθpE

2

20

0

0E

Si può dimostrare che

in direzione radiale dalla sorgente

si propagano onde sferiche

(la propagazione avviene in un mezzo

omogeneo ed isotropo, lo spazio vuoto)

r

B

S

Ep

La corrente dovuta al moto di cariche

secondo la direzione del dipolo

dà origine ad un campo B

0rB

0B

( )tkrcosrc4

senθpB

200

Notiamo che

cc

1

B

E

00

(E 0, B 0)E B

E, B alla direzione di propagazione

Quindi si propagano onde elettromagnetiche

S vettore di Poynting

definisce direzione e verso della propagazione

I moduli di E e B dipendono da sin

E = 0, B = 0 per = 0 e

L’intensità della radiazione e.m.

è massima sul piano equatoriale,

nulla lungo l’asse del dipolo

Z

E

B

Linee del campo E generato da un dipolo oscillante

ad un generico istante t

le linee del campo elettrico E

sono riportate in un piano meridiano

Le linee di B sono circolari

su piani ortogonali alla direzione del dipolo

e con i centri sull’asse del dipolo

si genera

un sistema di campi elettrici e magnetici

che variano, che si allontana dal dipolo

(dal quale non dipendono più) e che

si autosostiene

E

B

Le linee dei due campi si spostano verso l’esterno,

mentre se ne formano altre con verso opposto generate

da un momento di dipolo orientato in verso opposto al precedente

Le linee di E si chiudono quando il momento di dipolo si annulla

direzione di

propagazione

linee di E

linee di B

Evoluzione delle linee dei campi E e B

prodotti da un segnale sinusoidale

su un’antenna a dipolo

3r

1

r

1

Vediamo che la dipendenza da dei campi statici,

è sostituita dalla dipendenza da caratteristica

delle onde sferiche

Energia trasportata dalle onde e.m.

prodotte dal dipolo oscillante

ruBES BEμ

1

μ

1

00

( ) θsencr

p

ε16

1trS 2

32

20

02

, ( )tkrcos24