FM T.V.
Radioonde
AM
Lunghezza d'onda, m
Raggi gamma
Raggi x
Ultraviletto
Visibile
Infrarosso
Microonde
frequenza Hz
10-15
1024
10-12
1021
10-9
1018
10-3
1012
103
106
10-6
1015
106
103
100
109
109
Correnti alternate
100
Immaginiamo di avere una vasca piena di acqua in cui
galleggiano dei pezzettini di sughero.
La superficie dell’acqua sia perfettamente in quiete; i pezzettini
di sughero sono fermi.
I pezzettini di sughero, la superficie dell’acqua, costituiscono
un sistema meccanico in equilibrio.
Facciamo cadere un sassolino
in un certo punto della vasca.
Che cosa possiamo osservare ?
Un’onda si espande dal punto di caduta del sasso.
I pezzettini di sughero cominciano
ad oscillare su e giù in direzione
perpendicolare alla superficie dello
stagno.
Analizziamo che cosa è successo
La caduta del sasso (sorgente) ha prodotto una perturbazione
meccanica che nasce nel punto di caduta
La perturbazione provoca l’oscillazione
verticale) dei pezzetti di sughero
(in
direzione
La perturbazione nata nel punto di caduta è sentita prima dai
pezzetti di pezzetto più vicino e poi dagli altri.
La perturbazione si propaga (nel mezzo acqua) in direzione
radiale; l’oscillazione avviene in direzione perpendicolare alla
direzione di propagazione
Si dice che è una perturbazione trasversale
Il sasso (che ha una massa; proprietà meccanica) cadendo
altera l’equilibrio meccanico del sistema
La velocità di propagazione della perturbazione e l’ampiezza di
oscillazione dei pezzetti di sughero dipendono dalla massa e
dall’altezza da cui cade il sassolino e dalla viscosità dell’acqua
(caratteristiche meccaniche)
La perturbazione (meccanica) può essere studiata attraverso
l’analisi della posizione o della forza di richiamo (grandezze
meccaniche) dei pezzetti di sughero rispetto al pelo dell’acqua
all’equilibrio
In sintesi
- Esiste la sorgente meccanica della “perturbazione”
(la pietra che cade)
- La perturbazione si propaga in mezzo che ha certe
proprietà meccaniche
(viscosità, elasticità)
- La perturbazione viene rivelata attraverso una proprietà
meccanica
(posizione del pezzetto di sughero o forza di richiamo)
Se continuiamo a far cadere sassolini con una cadenza
opportuna (che dipende dalle viscosità dell’acqua) possiamo
mantenere in oscillazione tutti i pezzettini di sughero
contemporaneamente.
Se fotografiamo la quota (rispetto al pelo dell’acqua in equilibrio)
dei vari pezzetti di sughero ad un certo istante y=y(r) e la quota
di uno stesso pezzetto di sughero ad istanti successivi y=y(t), si
osserva che le posizione fotografate stanno su una curva ben
definita di tipo sinusoidale
r, t
La propagazione della perturbazione meccanica può essere
studiata attraverso un modello matematico che si dice
modello matematico ondulatorio o onda
Questo modello è comune ad altri tipi di perturbazioni anche
legate a altre proprietà dei sistemi fisici
La luce può essere trattata come è una perturbazione di natura
elettromagnetica, la cui propagazione può essere studiata
secondo un modello ondulatorio traversale
Perché la luce è perturbazione ?
Dal punto di vista della luce lo stato di equilibrio è il “BUIO”
Se sono in una stanza al “buio”, premendo il pulsante
dell’interruttore altero questo stato perché la stanza si illumina
Il filamento delle lampadina diventa incandescente,
lampadina diventa una sorgente luminosa.
E’ l’analogo del sasso gettato nello stagno
la
La lampadina emette “luce” perché la corrente che circola nel
filamento eccita lo stato energetico degli elettroni. Decadendo
(con frequenze1015Hz), perdono l’energia che gli è stata
fornita ed emettono la radiazione.
Dalla sorgente la “ perturbazione “ luce si irradia in tutta
la stanza, come le onde nello stagno
La radiazione dalla lampadina si propaga in tutte le direzioni
con una velocità che vale 3.108 m/sec e si indica con c.
La perturbazione luminosa che è prodotta da cariche
elettriche in movimento (elettrone che decade) si può
propagare anche nel vuoto
Il mezzo in cui si propaga una radiazione luminosa è
caratterizzato dall’indice di rifrazione legato alle proprietà
elettromagnetiche del mezzo: e e m
Il parametro che permette di studiare la propagazione della
luce è il CAMPO ELETTRICO che è generato e agisce sulle
cariche elettriche
CONCLUSIONE
La luce si può rappresentare attraverso una funzione periodica
dello spazio e del tempo E(x,t) =A cos (wt –kx)
A = ampiezza dell’oscillazione. È legata all’intensità della luce
proporzionale al quadrato di A
w = frequenza angolare. È legata alla frequenza di oscillazione
degli atomi della sorgente e determina il colore della radiazione
k = 2p/l si chiama numero d’onda. È legato alla velocità di prop
in un mezzo
L’espressione
E(x,t) =A cos (wt –kx)
rappresenta
un’onda
polarizzata linearmente
monocromatica
Contiene una sola frequenza
Si propaga nella direzione x
Oscilla in un piano perpendicolare all’asse x
Onda monocromatica
E(x)
l
A
x