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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
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