Onde elettromagnetiche Origini delle onde elettromagnetiche
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4/4/17 Onde elettromagnetiche • 24ordinidigrandezzain𝑓 (o𝜆) • sipropaganonelvuotoconvelocita𝑐 = 299,792,458m/s – inmezzitrasparenti,leggermentemenoveloci 206 Originidelleondeelettromagnetiche • LeggediFaraday: ℰ = ∮ 𝐸 2 𝑑𝑠⃗ = − 89: 8; – uncampomagneticochevarianeltempocreauncampoelettrico • LeggediAmpere:∮ 𝐵 2 𝑑𝑠⃗ = 𝜇> 𝑖@A – unacorrentecreauncampomagnetico • Ampere-Maxwell:∮ 𝐵 2 𝑑𝑠⃗ = 𝜇> 𝑖@A + 𝜀> 𝜇> 89D 8; – uncampoelettricochevarianeltempocreauncampomagnetico cheinduceuncampo𝐸 variabile cheinduceuncampo𝐵 variabile cheinduceuncampo𝐸 variabile cheinduceuncampo𝐵 variabile etc. etc. 207 1 4/4/17 Generareondeelettromagnetiche • Unsistemachegeneracorrentealternataelotrasmettead un'antenna,creauncampoelettricochevarianeltempo • cheinduceuncampo𝐵 variabileetc.etc.etc. • Unsistemachegeneracorrentealternataelotrasmetteaduna bobina,creauncampomagneticochevarianeltempo • cheinduceuncampo𝐸 variabileetc.etc.etc. • PuòancheessereunsingoloatomoagenerareondeEM 208 Proprietàdelleonde elettromagnetiche • 𝐸 ⊥ 𝑐⃗,𝐵 ⊥ 𝑐⃗ – leondeEMsonoondetrasversali • 𝐸⊥𝐵 • 𝐸×𝐵 indicaladirezione𝑐⃗ • 𝐸 e𝐵 sonoinfase: – 𝐸 = 𝐸H sin(𝑘𝑥 − 𝜔𝑡), 𝐵 = 𝐵H sin(𝑘𝑥 − 𝜔𝑡) • 𝑐= Q RS TS = Q U,UV×Q>WXY 2Q,Z[×Q>W\ = 3,0×10U 𝑚/𝑠 • Rapportotraleampiezze:𝐸H = 𝑐𝐵H • Intensità:𝐼 = Q 𝐸Z Z@TS H 209 2 4/4/17 Lapolarizzazione • Ilpianochecontieneilvettore𝐸 èilpianodipolarizzazione. – L'interazionetraradiazioneemateria èdominatadalcampoelettrico 210 Polarizzarelaluce • Lalucecomunenonèpolarizzata – cambiacontinuamentedirezione inmodocasuale • Conunalaminapolarizzantesipuò polarizzarelaluce – assorbelalucediunapolarizzazione, trasmettel'altrapolarizzazione Q Z • Diminuiscel'intensità:𝐼 = 𝐼> – solovalidoperlucenonpolarizzata 211 3 4/4/17 Duelaminepolarizzanti • Selucegiàpolarizzataincidesuun filtropolarizzante,lacomponente perpendicolareall'assedipolarizzazione verràassorbita:𝐸b = 𝐸 cos 𝜃 • Siccome𝐼 ∝ 𝐸 Z ,risulta𝐼 = 𝐼> cos Z 𝜃 • Duefiltriconlostessoassedi polarizzazionetrasmettonolaluce • Duefiltriconassidipolarizzazione perpendicolariassorbonolaluce 212 Esempidiradiazionepolarizzata • Riflessione • Diffusione • Onderadio 213 4 4/4/17 Riflessioneerifrazione • Quandolaluceincidesuunaltro mezzotrasparente(vetro,acqua,..) – partedellalucevieneriflessa – partedellalucevienerifratta • L'angolo𝜃 rispettoallanormale: – riflessione:𝜃′Q = 𝜃Q – rifrazione:𝑛Z sin 𝜃Z = 𝑛Q sin 𝜃Q • Indicedirifrazione𝑛 – indicalavelocitàdellalucenelmezzo: 𝑣 = 𝑐/𝑛 214 Rifrazione • 𝑛Z sin 𝜃Z = 𝑛Q sin 𝜃Q ⇒ sin 𝜃Z = kX kY sin 𝜃Q • Se𝑛Z > 𝑛Q ,ilraggiosiavvicinaallanormale • Se𝑛Z < 𝑛Q ,ilraggiosiallontanadallanormale materiale 𝑛 vuoto 1esattamente aria 1,00029 acqua 1,33 vetro 1,5-1,7 diamante 2,42 215 5 4/4/17 Dispersionecromatica • L'indicedirifrazione𝑛 dipende dallalunghezzad'onda𝜆. • Unraggiodiluceformatada lunghezzed'ondedifferenti(e.g. bianco)sisepara • Esempio:per𝜃Q = 45° Q sin 45° = Q.qr Q asin sin 45° Q.qVV – blu:𝜃Z = asin 28.75° – rosso:𝜃Z = = 29.08° 216 Lariflessionetotale • Lucechevadaunmezzo 𝑛Q aunmezzo 𝑛Z con𝑛Z < 𝑛Q nonpuò k uscirnesesin 𝜃Q > Y kX • Invece,siriflette:riflessioneinternatotale – perangolimaggioriall'angolo k critico𝜃@ = arcsin Y kX • vistadasotto,lasuperficie dell'acquasembraunospecchio 217 6
