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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
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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
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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
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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
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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
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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
