Concetti Chiave
- La luce è composta da onde elettromagnetiche che combinano campi elettrici e magnetici oscillanti su piani perpendicolari.
- Le onde elettromagnetiche, inclusa la luce, si propagano alla stessa velocità, indicata con la lettera C, e variano a seconda del mezzo attraversato.
- Le onde si distinguono in materiali e immateriali, caratterizzate da lunghezza d'onda e frequenza, inversamente proporzionali.
- Lo spettro elettromagnetico comprende diverse regioni, dalle microonde ai raggi gamma, con la zona del visibile come unica parte percepibile dall'occhio umano.
- Le radiazioni si classificano in ionizzanti e non ionizzanti, a seconda della loro capacità di separare gli elettroni dagli atomi.
La luce: onde, frequenze e radiazioni
Per molto tempo sono state sostenute due diverse ipotesi sulla natura della luce, secondo Newton siamo in grado di vedere gli oggetti che ci circondano perché essi emettono corpuscoli, mentre per Huygens gli oggetti che vediamo sono formati da un flusso di onde. Entrambe le spiegazioni presentano però delle incertezze, ma la teoria ondulatoria, nonostante tutto, descriveva i fenomeni luminosi in modo più completo. Nel XIX secolo Maxwell, studiando i fenomeni elettrici e magnetici, intuì che una carica magnetica oscillante produceva e doveva produrre un campo elettrico e uno magnetico tra loro perpendicolari che si propagavano in forma di onde. La luce rivelava un comportamento analogo a quello delle onde elettromagnetiche e si concluse dunque che:• La luce è costituita da onde elettromagnetiche formate dalla simultanea propagazione di un campo magneticoe di un campo elettrico che oscillano su piani perpendicolari.
• La velocità di propagazione delle onde elettromagnetiche risulta uguale alla velocità di propagazione della luce.
Le onde vengono divise in due tipi: onde materiali, hanno bisogno di un mezzo di propagazione (aria, acqua…) e onde immateriali (luce). Ogni onda, sia materiale che immateriale è caratterizzata da una lunghezza d’onda che rappresenta la distanza tra due punti corrispondenti in onde successive. Ogni onda è caratterizzata da una frequenza, ovvero il numero di oscillazioni che l’onda compie in un secondo. All’ aumentare della frequenza la lunghezza d’onda diminuisce perché frequenza e lunghezza d’onda sono inversamente proporzionali e la costante di proporzionalità è data dalla velocità di propagazione dell’onda. La velocità di tutte le onde elettromagnetiche, compresa la luce, dunque è costante ma varia da un mezzo ad un altro (esempio aria-acqua) e si indica con la lettera C. il periodo è il tempo in cui un onda compie una lunghezza d’onda e viene misurato in secondi. Aumentando la frequenza si ha un aumento di energia e viceversa.
Le onde possono essere divise in due grandi categorie:
• Onde con frequenza superiore a 3×10^15 Hz che hanno un energia sufficiente per staccare gli elettroni degli atomi e per questo motivo sono dette radiazioni ionizzanti
• Onde con frequenza inferiore 3×10^15 Hz che non trasportano una quantità di energia sufficiente a staccare gli elettroni e sono dette radiazioni non ionizzanti
Lo spettro è l’insieme di tutte le radiazioni emesse , lo spettro elettromagnetico si divide in regioni: (partendo da quelli con frequenza minore e lunghezza d’onda maggiore)
• Microonde e onde radio: sono radiazioni a bassa frequenza e non sono dannose, sono in grado di far ruotare le molecole velocemente scaldandole.
• Infrarossi: vengono percepite dal corpo umano come calore
• Zona del visibile: è l’unica zone visibile all’occhio umano di tutto lo spettro elettromagnetico. È una piccola parte che comprende i colori dal rosso al viola.
• Ultravioletta: sono radiazioni in grado di essere assorbite dagli elettroni esterni dell’ atomo e sono abbastanza dannosi. Si dividono in 3 gradi di pericolosità.
• Raggi X: sono delle radiazioni molto energetiche e pericolose perché entrano all’interno dell’atomo modificandone le radiazioni degli elettroni interni
Raggi Y: non trasportano materia ma energia ad alta
ll'appunto
Domande da interrogazione
- Quali sono le due ipotesi storiche sulla natura della luce?
- Come Maxwell ha contribuito alla comprensione della luce?
- Qual è la relazione tra frequenza e lunghezza d'onda?
- Come si dividono le onde in base alla loro frequenza?
- Quali sono le regioni dello spettro elettromagnetico?
Newton sosteneva che la luce fosse composta da corpuscoli, mentre Huygens la descriveva come un flusso di onde. La teoria ondulatoria risultava più completa nel descrivere i fenomeni luminosi.
Maxwell ha scoperto che una carica magnetica oscillante produce campi elettrici e magnetici perpendicolari che si propagano come onde, dimostrando che la luce è costituita da onde elettromagnetiche.
Frequenza e lunghezza d'onda sono inversamente proporzionali; all'aumentare della frequenza, la lunghezza d'onda diminuisce, con la velocità di propagazione dell'onda come costante di proporzionalità.
Le onde si dividono in radiazioni ionizzanti, con frequenza superiore a 3×10^15 Hz, e radiazioni non ionizzanti, con frequenza inferiore a 3×10^15 Hz.
Lo spettro elettromagnetico include microonde e onde radio, infrarossi, zona del visibile, ultravioletta, raggi X e raggi Y, ciascuna con caratteristiche e pericolosità diverse.
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