Le ondeLe onde

Sono perturbazioni che si propagano Sono perturbazioni che si propagano nello spazio trasportando energia, nello spazio trasportando energia,

senza il trasporto di materia.senza il trasporto di materia.

Le ondeLe onde

Avendo una foglia sull’acqua, se Avendo una foglia sull’acqua, se lanciassimo un sassolino, si lanciassimo un sassolino, si

creerebbero oscillazioni ma la foglia creerebbero oscillazioni ma la foglia resterebbe sempre nello stesso punto. resterebbe sempre nello stesso punto. Ciò significa che le onde trasportano Ciò significa che le onde trasportano

energia e non materia.energia e non materia.

Le onde possono essere:Le onde possono essere:

Meccaniche

Elettromagnetiche

Le onde meccanicheLe onde meccaniche

Si propagano Si propagano attraverso un attraverso un

mezzo mezzo materiale, materiale,

producendo producendo oscillazionioscillazioni

Le onde Le onde elettromagneticheelettromagnetiche

Sono Sono perturbazioni perturbazioni

del campo del campo elettrico e elettrico e magnetico magnetico variabili, si variabili, si propagano propagano

nel vuoto alla nel vuoto alla velocità della velocità della

luce. luce.

Le onde meccaniche si distinguono in:

Le onde meccaniche si distinguono in:

Longitudinali Trasversali

Le onde longitudinaliLe onde longitudinali

Le particelle del mezzo oscillano Le particelle del mezzo oscillano nella stessa direzione di nella stessa direzione di propagazione dell’ondapropagazione dell’onda

Onde trasversaliOnde trasversali

Se le particelle del mezzo oscillano Se le particelle del mezzo oscillano perpendicolarmente alla direzione perpendicolarmente alla direzione

di propagazione dell’onda.di propagazione dell’onda.

Onde periodicheOnde periodiche

Oscillazioni che si ripetono Oscillazioni che si ripetono periodicamente nel tempoperiodicamente nel tempo

Rappresentazione graficaRappresentazione grafica

y è la grandezza che oscilla; a è l’ampiezza ( massimo spostamento di un punto dalla posizione di equilibrio ); ω è la velocità angolare; φ è la fase iniziale ( punto in cui nasce l’onda e il suo spostamento dall’origine ); λ è la lunghezza d’onda ( distanza tra due creste o due gole, tra due massimi e due minimi ).

y= a cos ( ω t + φ)

La frequenzaLa frequenza

Numero di oscillazioni che compie l’onda in Numero di oscillazioni che compie l’onda in un secondo, si misura in Herz.un secondo, si misura in Herz.

100 MHz= le cariche all’interno 100 MHz= le cariche all’interno dell’antenna vibrano 100 milioni di volte al dell’antenna vibrano 100 milioni di volte al

secondosecondo

100 MHz

La frequenzaLa frequenza

c = c = xx

C = velocità della luce ( circa 300.000 C = velocità della luce ( circa 300.000 Km\s )Km\s )

= lunghezza d’ onda= lunghezza d’ onda= frequenza= frequenza

A 100 MHz, A 100 MHz, è pari a 0,3 metriè pari a 0,3 metri

Che cosa sono le Che cosa sono le onde onde

elettromagneticheelettromagnetiche??

Le onde elettromagnetiche Le onde elettromagnetiche sono un susseguirsi di campi sono un susseguirsi di campi elettrici e campi magnetici elettrici e campi magnetici

variabilivariabili

Che cos’è il campo Che cos’è il campo elettrico?elettrico?

Un campo elettrico è quella Un campo elettrico è quella regione di spazio che viene regione di spazio che viene

deformata da una o più cariche deformata da una o più cariche fermeferme

Per avere un’idea più Per avere un’idea più chiara di campo, ecco un chiara di campo, ecco un

semplice esempio. La semplice esempio. La sfera grande, che sfera grande, che

deforma il telo elastico, deforma il telo elastico, rappresenta la carica che rappresenta la carica che

genera il campo genera il campo elettrico; quella più elettrico; quella più

piccola è una carica di piccola è una carica di segno opposto e segue la segno opposto e segue la

curvatura del telo curvatura del telo muovendosi verso la muovendosi verso la sfera come se fosse sfera come se fosse

attirata da essa ma in attirata da essa ma in realtà risente soltanto realtà risente soltanto della curvatura del telodella curvatura del telo

Che cos’è il campo Che cos’è il campo magnetico?magnetico?

Il campo magnetico è quella Il campo magnetico è quella regione di spazio che viene regione di spazio che viene

deformata da una o più cariche deformata da una o più cariche in movimento di moto uniformein movimento di moto uniforme

Se tali cariche vengono accelerate Se tali cariche vengono accelerate esse perderanno energia esse perderanno energia

sottoforma di sottoforma di

onde elettromagneticheonde elettromagnetiche

L’insieme delle onde L’insieme delle onde elettromagnetiche costituisce lo elettromagnetiche costituisce lo

spettro elettromagneticospettro elettromagnetico

Spettro Spettro elettromagneticoelettromagnetico

Nella seconda colonna ci sono le finestre Nella seconda colonna ci sono le finestre atmosferiche che indicano quali atmosferiche che indicano quali

radiazioni riescono ad attraversareradiazioni riescono ad attraversare

l’ atmosfera che circonda la terra.l’ atmosfera che circonda la terra.

L’insieme delle onde elettromagnetiche costituisce lo spettro L’insieme delle onde elettromagnetiche costituisce lo spettro elettromagnetico. Come si evince dalla figura esso risulta elettromagnetico. Come si evince dalla figura esso risulta

essere essere costituito da quattro colonne.costituito da quattro colonne.

Nella prima colonna ci sono le Nella prima colonna ci sono le sorgenti di radiazione che vanno sorgenti di radiazione che vanno

da un ordine di grandezza da un ordine di grandezza maggiore a un ordine di grandezza maggiore a un ordine di grandezza

minore,come ad esempio: minore,come ad esempio: acceleratori di particelle, lampade acceleratori di particelle, lampade

e laser,antenne paraboliche, e laser,antenne paraboliche, antenne radio.antenne radio.

Spettro Spettro elettromagneticoelettromagnetico

Nella terza colonna ci sono le radiazioni con Nella terza colonna ci sono le radiazioni con rispettive lunghezze d’onda e frequenze,esse rispettive lunghezze d’onda e frequenze,esse vanno da un massimo di 3x10vanno da un massimo di 3x10²² hertz ad un hertz ad un minimo di 10 hertz. Le prime,ossia i raggi minimo di 10 hertz. Le prime,ossia i raggi

gamma, gamma, avendo una piccolissima lunghezza d’onda avendo una piccolissima lunghezza d’onda vengono dette onde corte, le ultime ossia le vengono dette onde corte, le ultime ossia le

onde radio avendo una grande lunghezza onde radio avendo una grande lunghezza

d’onda di 10km vengono dette onde lunghe.d’onda di 10km vengono dette onde lunghe.

Nella quarta colonna ci sono gli Nella quarta colonna ci sono gli oggetti rilevabili come ad oggetti rilevabili come ad

esempio:quark,cellula,palla,casa esempio:quark,cellula,palla,casa che vanno che vanno

dal più piccolo al più grande.dal più piccolo al più grande.

Spettro Spettro elettromagneticoelettromagnetico

La parola spettro ci richiama La parola spettro ci richiama alla mente la striscia di colori alla mente la striscia di colori che Newton ottenne facendo che Newton ottenne facendo

passare la luce solare passare la luce solare attraverso un prisma attraverso un prisma

ottenendo così un fascio di ottenendo così un fascio di luce costituito dal luce costituito dal

rosso,arancione giallo,verde, rosso,arancione giallo,verde, indaco e violetto che non indaco e violetto che non sono altro che i colori che sono altro che i colori che

vediamo quando sorge vediamo quando sorge l’arcobaleno,questo fenomeno l’arcobaleno,questo fenomeno

fu definito fu definito dispersione.dispersione.

Spettro Spettro elettromagneticoelettromagnetico

La luce visibile occupa solo una piccola La luce visibile occupa solo una piccola parte dello spettro elettromagnetico parte dello spettro elettromagnetico

con lunghezza d’onda compresa tra 400 con lunghezza d’onda compresa tra 400 e 700 nanometri e frequenza compresa e 700 nanometri e frequenza compresa

tra 4.1x10tra 4.1x10¹¹ a 7.5x10 a 7.5x10¹¹. Inoltre vi . Inoltre vi sono altre onde elettromagnetiche che sono altre onde elettromagnetiche che

costituiscono lo spettro come le costituiscono lo spettro come le microonde che occupano la parte bassa microonde che occupano la parte bassa

dello spettro con lunghezza d’onda dello spettro con lunghezza d’onda compresa tra 1mm e 10cm e frequenza compresa tra 1mm e 10cm e frequenza

compresa tra 10compresa tra 10¹¹¹¹ e 10¹º Hertz. e 10¹º Hertz.

Spettro Spettro elettromagneticoelettromagnetico

Nella parte più bassa dello spettro troviamo le Nella parte più bassa dello spettro troviamo le onde radio con lunghezza d’onda compresa tra onde radio con lunghezza d’onda compresa tra 10cm e 10km e frequenza compresa tra 1010cm e 10km e frequenza compresa tra 109 9 e e

10 hertz.10 hertz.Come possiamo notare dalla figura le onde Come possiamo notare dalla figura le onde

elettromagnetiche sono generate da sorgenti elettromagnetiche sono generate da sorgenti che che

hanno dimensioni paragonabili alla lunghezza hanno dimensioni paragonabili alla lunghezza d’onda che emette o riceve.d’onda che emette o riceve.

Spettro Spettro elettromagneticoelettromagnetico

I raggi gamma sono I raggi gamma sono generati dagli acceleratori generati dagli acceleratori di particelle e riescono a di particelle e riescono a

rilevare oggetti dello stesso rilevare oggetti dello stesso ordine di grandezza come i ordine di grandezza come i

quark contenuti quark contenuti all’ interno dei protoni; le all’ interno dei protoni; le

onde radio sono generate da onde radio sono generate da antenne paraboliche e antenne paraboliche e

antenne radio dalle antenne radio dalle dimensioni macroscopiche, dimensioni macroscopiche, riescono a rilevare oggetti riescono a rilevare oggetti

molto grandi come una casa.molto grandi come una casa.

Spettro Spettro elettromagneticoelettromagnetico

Quando invece la lunghezza d’onda è Quando invece la lunghezza d’onda è maggiore rispetto alla dimensione maggiore rispetto alla dimensione

dell’oggetto,l’onda subisce la dell’oggetto,l’onda subisce la diffrazionediffrazione e e non si ha un’immagine chiara dell’oggetto. non si ha un’immagine chiara dell’oggetto.

Spettro Spettro elettromagneticoelettromagnetico

Una volta chiarito questo concetto non è Una volta chiarito questo concetto non è difficile comprendere come mai lo spettro difficile comprendere come mai lo spettro sia costituito da zone scure e zone chiare. sia costituito da zone scure e zone chiare. Le zone chiare sono quelle nelle quali le Le zone chiare sono quelle nelle quali le

onde elettromagnetiche attraversano onde elettromagnetiche attraversano l’atmosfera,mentre le zone scure sono l’atmosfera,mentre le zone scure sono

quelle nelle quali le onde elettromagnetiche quelle nelle quali le onde elettromagnetiche non attraversano l’atmosfera. Come non attraversano l’atmosfera. Come

possiamo notare quindi la luce visibile e le possiamo notare quindi la luce visibile e le onde radio attraversano l’atmosfera.onde radio attraversano l’atmosfera.

La luce è una forma di radiazione La luce è una forma di radiazione elettromagnetica che consiste in elettromagnetica che consiste in

rapidissime oscillazioni del campo rapidissime oscillazioni del campo elettromagnetico. Essa si propaga elettromagnetico. Essa si propaga in linea retta in tutte le direzioni in linea retta in tutte le direzioni provocando un trasferimento di provocando un trasferimento di energia e non di materia, da ciò energia e non di materia, da ciò deriva la sua natura ondulatoria.deriva la sua natura ondulatoria.

Spettro Spettro elettromagneticoelettromagnetico

Secondo Einstein è Secondo Einstein è necessario supporre necessario supporre che la luce stessa sia che la luce stessa sia composta da singoli composta da singoli pacchetti di energia, pacchetti di energia, i quanti del campo i quanti del campo elettromagnetico, elettromagnetico,

che più tardi furono che più tardi furono chiamati fotoni.chiamati fotoni.

Spettro Spettro

elettromagneticoelettromagnetico

Albert EinsteinAlbert Einstein

Per tutto il 1700 il modello che ebbe Per tutto il 1700 il modello che ebbe maggior credito fu quello corpuscolare, maggior credito fu quello corpuscolare,

ma all’inizio del 1800 prese il ma all’inizio del 1800 prese il sopravvento il modello ondulatorio. Oggi i sopravvento il modello ondulatorio. Oggi i due modelli coesistono in quanto insieme due modelli coesistono in quanto insieme a fenomeni ondulatori, ce ne sono altri a fenomeni ondulatori, ce ne sono altri spiegabili solo pensando che la luce sia spiegabili solo pensando che la luce sia formata da corpuscoli. Essendo la luce formata da corpuscoli. Essendo la luce

un’onda elettromagnetica essa viaggia ad un’onda elettromagnetica essa viaggia ad una velocità di 300.000 Km/s, che è il una velocità di 300.000 Km/s, che è il

massimo valore della velocità raggiunta.massimo valore della velocità raggiunta.

Spettro Spettro elettromagneticoelettromagnetico

Un raggio di luce di un solo colore, che Un raggio di luce di un solo colore, che incide sulla faccia di un prisma di vetro a incide sulla faccia di un prisma di vetro a

sezione triangolare, subisce due rifrazioni. sezione triangolare, subisce due rifrazioni. Una quando passa dall’aria al vetro e l’altra Una quando passa dall’aria al vetro e l’altra quando passa dal vetro all’aria, dopo aver quando passa dal vetro all’aria, dopo aver

attraversato il prisma.attraversato il prisma.

La dispersioneLa dispersione

Se sul prisma incide un Se sul prisma incide un sottile fascio di luce sottile fascio di luce

bianca, dall’altra parte bianca, dall’altra parte emerge un fascio più emerge un fascio più

spesso e colorato. spesso e colorato. Nell’ordine si Nell’ordine si

distinguono il rosso, distinguono il rosso, l’arancione, il giallo, il l’arancione, il giallo, il

verde, l’indaco e il verde, l’indaco e il violetto. Questo violetto. Questo

fenomeno è noto come fenomeno è noto come dispersione della dispersione della

luce.luce.

La dispersioneLa dispersione

La diffrazioneLa diffrazione

Quando un fascio di luce colpisce Quando un fascio di luce colpisce un ostacolo che ha dimensioni un ostacolo che ha dimensioni confrontabili o minori della sua confrontabili o minori della sua

lunghezza d’onda,il fascio di luce lunghezza d’onda,il fascio di luce aggira l’ostacolo e colpisce la aggira l’ostacolo e colpisce la

cosiddetta zona d’ombra. Se il fascio cosiddetta zona d’ombra. Se il fascio di luce è di un solo colore e si pone di luce è di un solo colore e si pone uno scherma al di là della fenditura, uno scherma al di là della fenditura, su di esso compaiono delle frange su di esso compaiono delle frange

chiare e scure alternate.chiare e scure alternate.

Le onde a radio frequenza

Onde a radio frequenzaOnde a radio frequenza

Guglielmo Marconi Guglielmo Marconi (1874/1937), (1874/1937), realizza un realizza un

sistema pratico sistema pratico ed intelligente di ed intelligente di comunicazione a comunicazione a distanza senza distanza senza

l’impiego di fili o l’impiego di fili o cavi elettrici.cavi elettrici.

Onde a radio Onde a radio frequenzafrequenza

Marconi inventa, il Marconi inventa, il

sistema antenna-sistema antenna-terra e finalmente la terra e finalmente la trasmissione supera trasmissione supera

l’ostacolo di una l’ostacolo di una collina; questo collina; questo

esperimento storico esperimento storico celebra la celebra la

“nascita”della radio.“nascita”della radio.

Onde a radio Onde a radio frequenzafrequenza

Marconi riceve il premio Nobel per Marconi riceve il premio Nobel per la fisica nel 1909.la fisica nel 1909.

Onde a radio Onde a radio frequenzafrequenza

Il giorno dopo la sua morte, le stazioni radio di Il giorno dopo la sua morte, le stazioni radio di tutto il mondo interrompono le trasmissioni per tutto il mondo interrompono le trasmissioni per

due minuti in memoria dell’uomo le cui due minuti in memoria dell’uomo le cui invenzioni conquistano il mondo. invenzioni conquistano il mondo.

Onde a radio Onde a radio frequenzafrequenza

Le onde radio sono Le onde radio sono utilizzate per le utilizzate per le

trasmissioni trasmissioni radiofoniche e radiofoniche e

televisive.televisive.

Onde a radio Onde a radio frequenzafrequenza

Esse occupano la Esse occupano la fascia bassa dello fascia bassa dello

spettro con spettro con lunghezze d’onda lunghezze d’onda comprese tra (10 comprese tra (10 km e 10 cm). km e 10 cm).

Onde a radio Onde a radio frequenzafrequenza

Le onde radio Le onde radio possono essere possono essere

trasmesse a trasmesse a distanza di diverse distanza di diverse

migliaia di km migliaia di km grazie alla grazie alla

riflessione che esse riflessione che esse subiscono da parte subiscono da parte

degli strati degli strati ionizzanti ionizzanti

dell’atmosfera. dell’atmosfera.

Onde a radio Onde a radio frequenzafrequenza

I segnali televisivi I segnali televisivi viaggiano su onde viaggiano su onde

che hanno che hanno frequenze più alte, frequenze più alte,

possono quindi possono quindi essere captate essere captate soltanto dalle soltanto dalle antenne che antenne che “vedono” il “vedono” il

trasmettitore.trasmettitore.

Onde a radio Onde a radio frequenzafrequenza

Il telefonino, la Il telefonino, la radio e la radio e la

televisione fanno televisione fanno uso di onde a radio uso di onde a radio

frequenza. Esse frequenza. Esse sono uno sono uno

strumento rapido e strumento rapido e versatile per versatile per trasportare trasportare

informazioni a informazioni a distanza.distanza.

Onde a radio Onde a radio frequenzafrequenza

Per imprimere su Per imprimere su un’onda un’onda

elettromagnetica elettromagnetica sinusoidale le sinusoidale le informazioni informazioni

contenenti i parole, contenenti i parole, immagini e suoni immagini e suoni occorre modulare occorre modulare

l’onda, cioè modificare l’onda, cioè modificare la sua ampiezza o la la sua ampiezza o la

sua frequenza. sua frequenza.

Onde a radio Onde a radio frequenzafrequenza

Un esempio nel quale occorre la modulazione Un esempio nel quale occorre la modulazione di ampiezza è: una stazione radio. La quale con di ampiezza è: una stazione radio. La quale con la frequenza di un MHz emette continuamente la frequenza di un MHz emette continuamente

un’onda elettromagnetica della stessa un’onda elettromagnetica della stessa frequenza, anche quando la radio ricevente frequenza, anche quando la radio ricevente

non emette alcun segnale sonoro. non emette alcun segnale sonoro.

Onde a radio Onde a radio frequenzafrequenza

Un esempio nel quale Un esempio nel quale occorre la occorre la

modulazione di modulazione di frequenza è: il frequenza è: il

telefono;telefono; in quanto se si dovesse in quanto se si dovesse

assegnare a ogni assegnare a ogni telefono mobile una telefono mobile una frequenza, in Italia frequenza, in Italia esisterebbero solo esisterebbero solo 1200 telefonini,uno 1200 telefonini,uno per ciascuna banda, per ciascuna banda,

larga 25Hz compresa larga 25Hz compresa tra 890 e 920 MHz, tra 890 e 920 MHz,

cioè l’intervallo cioè l’intervallo destinato alla telefonia destinato alla telefonia

mobile mobile