Appunti per seconda prova in itinere di onde e ottica

Le proprietà delle onde elettromagnetiche

E Bs e costanti frontenelgg dired'onda Posso che anche5 lo èallora151112 15 1di 5il diflusso è flusso Energiaun515 ISTANTANEAINTENSITÀ ONDADELL La l'energiadefinita traspocomeEI15 dall'onda unitàtataI didi perhonell rianeonde istantanea ditempo attraversoe area undirsup dialla propagazioneÈ welEohp ondaSe Kzarmonicamonocromatica cosaggiugo FFIdt I ÈIMI at ÉCOSCIIwww.enoootmedia LÌIE IEondaconsideroSe sfericheEI hzE cos weLEEI EraPot Icost F I faRaaoso AZZonde In 2Imnelle macc ritenerele possoIiIm 1onde luinelle ugualiPence e mnel campoIIZQuantità didi moto ondaun elettromagnetica eradiazionedipressioneEsaminando le variazioni di quantità di moto della materia, che sono dovute alle forze e.m. Derivate dalla presenza delcampo, si arriva a concludere che ai campi elettromagnetici è associata anche una densità di quantità di moto e uncorrispondente usso di impulsò trasportato.In particolare si trova che tale densità è collegata al vettore di Poynting: ES. L'attribuzione di una densità di quantità di moto (impulso anche) al campo elettromagnetico permette di risolvere la contraddizione tra le caratteristiche della forza elettromagnetica e il terzo principio della dinamica (azione reazione). Prendiamo ad esempio in considerazione la situazione illustrata, le due cariche che si muovono con le velocità indicate saranno soggette a una forza di tipo elettrico e una forza di tipo magnetico, ma tuttavia la forza magnetica non rispetta il principio di azione reazione, infatti se cerco di fare gli equilibrio in direzione x e y questi non si verificano. Questo però è vero solo perché non si è considerato che il campo elettromagnetico ha la proprietà di possedere quantità di moto (impulso); questo assicura la conservazione della quantità di moto. La variazione di quantità di moto.del sistema è compensata da una corrispondente variazione dell'impulso del campo. Pensiamo metallola ondanostra materianella erae aria nelom mat rialedei di il adincontrerà moti forniràcarica e campo esseelettromagneticoFem impulso vistouna e voltaquindi suaa un quanto sopraperlaEsaminiamo forza l'impulsoallora e1 FORZA F 59Jgetsu g di È 1J Ottenuto primaE JatdI0 FEETEO POYNTING Pot Endi tempo di coincidonotnell'unitanell'unità 1s eragioniano Em WnonescrivoJdtE En dinell'unitàperché coincidonotempoÈ JanWa La Iidensità di pot energiaEWF VI BGE2 impulso 9 2 di volumeforzaconsidero unitàperIIII hatt NatixisEdtI I EgÉattoftàatildt E NEINÈ È NTConsiderokeonde wecosarmoniche conconsidero fede va aquindi zero da nooooovisibile mmvaprendo 600Io1 GiaO te 0,38s3 100Ce ss SÌE DQImp j Bat On io'sdi Hax motoquantità deootuzE 1sec Sto diunitàtemponoceragionandoBatQuoto di potenzadensitàgotJIEIII B151 BI aEdtQuotÈ.to inE 9toto Efotonicioè suso meccanico quantistico AwEm tenKlein EIn da Fusintesi èquello Checapire c'è in_te inamatotralegame e quantitàun energiadi motoPressione di radiazioneo direlativo all'interazione un'ondafacciamo esempio pianoun unconelettromagneticaelettrone la trasferisceche admostrare radiazione oltre ancavogliamo energiaERicordiamodi cuii 151moto pomiSemquantità perché ÈFLorentz quididallarappresentata forzaAvremo qun'interazioneCome noto l'unico componente che compie lavoro è quello elettrico, in quanto quello magnetico è perpendicolare alladirezione della velocità della carica su cui agisce. Anche quest'ultima forza (magnetica) ha tuttavia un effetto dinamico,che è infatti concorrente alla variazione della quantità di moto della carica.Si può mostrare infatti, che mentre

All'azione della forza elettrica è associato il trasferimento di energia, all'azione della forza magnetica è associata una variazione di impulso. All'impulso trasferito dalle onde e.m. alla materia, con un meccanismo uguale a quello descritto, si deve anche la pressione di radiazione, esercitata sulle superfici investite da tali onde.

Cosa succede se l'onda incide su una superficie non riflettente? Completa assorbimento da parte del volume. E se l'onda incide su una superficie riflettente? Completa riflessione. Quindi la totale energia si conserva.

Un esempio di radiazione solare è il Sole. Il suo flusso di radiazione è pari a 1,4 rad/s. Io sono un materiale con questa proprietà e riesco a navigare nello spazio sfruttando vele solari.

Da dove nasce questa proprietà?

campo miunè9 E statico campdasonoIII CHECARICHE UNHANNOCONI9 Ecost staticocon ans9LEZIONE

La distinzione tra vuoto e materia appare a prima vista chiara e intuitiva, ma in realtà lo è solo no a un certo punto,se si riflette sul fatto che anche il più denso dei solidi è costituito da atomi che costituiscono un volume essenzialmente vuoto, dato che le dimensioni del nucleo sono circa 10^5 volte più piccole di quelle dell’ atomo nel complesso.

Quindi dopo quanto detto si potrebbe pensare che la luce non cambia la velocità tra vuoto e materia, ma così non è; infatti si deve anche tenere conto dell’interazione tra radiazione e materia, infatti in presenza di Radiazioni le cariche compiono oscillazioni forzate diventando esse stesse sorgenti di radiazione. La radiazione risultante sarà quando data da quella originaria più tutte quelle che si formano all’interazione di essa con le cariche, e questo fa si

Che la velocità della luce cambi.

NELLA ONDE MATERIA C Mdielettrici conduttori le libera dii innovarsi nei carica sono come non vincolate sono ma è tempo statico nel polarizzazione caso non varia e è estè piega di dipolo momento. Forma un si I dipolo II PA polarizzazione Vettore tanti. Se insieme metto atomi dei c'è IP EX dire Posso che è suscettività dielettrica pge g dielettrica induzione o spostamento GENÈ. Si fa presente che qui si è studiato il metodo di polarizzazione per deformazione, tuttavia esiste anche il metodo di polarizzazione per orientamento, proprio delle molecole (come l'acqua) caratterizzati da un momento di dipolo proprio. Proprio in quest'ultimo tipo di polarizzazione è molto evidente che se si considera la sostanza dielettrica relativa come costante (con campo elettrico statico), si arriva a errori rispetto a quanto accade nella realtà; questo perché bisogna considerare invece un campo elettrico variabile.

Nel tempo, e di conseguenza una costante dielettrica relativa complessa. X di indice tenda materiale è il quanto. Oss un adisotto certo polarizzarsi l'azione campo un. È caso variabile tempo nel I processi di interazione fra radiazione e materia sono piuttosto complicati, e una loro descrizione completa e coerente può essere conseguita solo mediante una trattazione quantistica, sia della radiazione (considerata come insieme di fotoni), sia della materia (vista come insieme di oggetti quantici, per i quali sono possibili diversi stati stazionari). Molti aspetti di questa fenomenologia si possono tuttavia comprendere abbastanza semplicemente nell'ambito di un modello classico, proposto da Lorentz sulla base del modello atomico di Thompson. Un modello semplificato prevede uno schema per cui un atomo imperturbato può essere schematizzato consideriamo il materiale come l'insieme di un nucleo puntiforme O di carica +qe di una carica -q distribuita su una sfera di

raggio R.Se c'è una perturbazione supponiamo che la carica negativa subisca uno spostamento x; la situazione sarà come quella rappresentata in figura: formasi cioè un oscillatore il quale può essere di tipo acustico ne oscillazione unI EIstica propria EM woPrendiamo Kl'idrogeno vale quanto esempio come totale della massa carica negativa è yn HaIIWo 53.1015 pagµ E sfera da dideriva formula una carica questa Bohndiraggio EE ottenibile di tencol gansostudiano la secondo meccanica amanti Lh7EneDEM EgoudENI dicostante 10 evfond per Hz fal'atomo 10prendiamo idrogeno disegno 2.4considerare fattoPosso il da tanti oscillatorimaterialeconce Questo frog noche perché oscillano come proprio con la trattazi