Maxwell- Onde elettromagnetiche



Per parlare di onde elettromagnetiche dobbiamo aver presente che Maxwell ha intuito la loro esistenza e ci ha portato a gestire la loro produzione.
Possiamo produrle noi (come vedremo con condensatori o induttori) o possiamo osservare quelle presenti nell'universo.

In natura le onde elettromagnetiche vengono generate o nelle stelle o nella materia ad ogni temperatura(teoria del Corpo nero).
Si propagano come onde a cui associamo una lunghezza d'onda e una frequenza, ma quanto interagiscono con la materia si comportano come dei sassi immateriali che chiameremo fotoni.
Questi "sassi immateriali" hanno un'energia E=hplankf(con f la frequenza radiazione elettromagnetica), che possono trasferire ad un elettrone o ad un atomo o ad un mezzo materiale.

Onde elettromagnetiche nell'universo

Dopo il Big Bang per qualche centinaio di milioni di anni, la temperatura era troppo alta e quindi non c'era la possibilità di osservare niente nel mare di materia e energia.
Successivamente la temperatura è scesa quel tanto da permettere la formazione delle stelle che hanno iniziato a formarsi e a splendere liberando nello spazio energia sotto forma di onde elettromagnetiche di tutte le frequeze possibili.
Tutt’oggi, il processo continua con le nuove generazioni di stelle, riciclando la materia espulsa da quelle precedenti quando hanno smesso di produrre energia e si sono spente o sono esplose.
Le onde elettromagnetiche nascono all'interno delle stelle durante la fusione termonucleare che tiene accese le stelle e, una volta emesse, entrano a fare parte di un oceano di radiazione che riempie l’universo e conserva il ricordo di tutte le stelle che hanno brillato dall’inizio dei tempi.

Oggi si parla spesso di fotoni ossia quanti di radiazione elettromagnetica. Ricordandoci sempre che ciò che osserviamo essere generato sono sempre onde elettromaghetiche
Ora per la prima volta, Marco Ajello e colleghi della collaborazione Fermi Large Area Telescope (Fermi-LAT), hanno contato quante onde elettromagnetiche o fotoni hanno generato tutte le stelle nella storia del cosmo.

Secondo quanto riportato in un articolo su “Science”, in termini di fotoni, i quanti di luce, si tratterebbe di un numero inimmaginabile: circa 4 •1084
(ovvero 4.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000. 000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000 fotoni o onde elettromagnetiche).

Le onde elettromagnetiche, come abbiamo già detto, sono "fenomeni oscillatori", generalmente di tipo sinusoidale, e sono costituite da due grandezze che variano periodicamente nel tempo: il campo elettrico ed il campo magnetico. In condizioni di campo lontano i due campi sono sfasati di π/2 , ortogonali tra loro e trasversali rispetto alla direzione di propagazione.

La caratteristica fondamentale che distingue i vari campi elettromagnetici e ne determina le proprietà è la FREQUENZA (f), che rappresenta il numero di oscillazioni effettuate dall'onda in un secondo (unità di tempo). La frequenza si misura in Hertz (Hz). Strettamente connessa con la frequenza è la LUNGHEZZA D'ONDA, che è la distanza percorsa dall'onda durante un tempo di oscillazione e corrisponde alla distanza tra due massimi o due minimi dell'onda. Queste due grandezze, oltre ad essere tra loro legate, sono a loro volta connesse con l'ENERGIA trasportata dall'onda: l'energia associata alla radiazione elettromagnetica è infatti direttamente proporzionale alla frequenza dell'onda stessa.
E=hPlankf

SPETTRO ELETTROMAGNETICO


La classificazione delle onda elettromagnetiche fatta in base alla frequenza o alla lunghezza d'onda viene indicata col nome di SPETTRO ELETTROMAGNETICO.

Quando un'onda elettromagnetica incontra un ostacolo penetra nella materia e deposita la propria energia producendo una serie di effetti diversi a seconda della sua frequenza.
Sulla base di questo, lo spettro elettromagnetico viene suddiviso in una sezione IONIZZANTE, comprendente raggi X e raggi gamma, aventi frequenza molto alta (> 3000 THz) e dotati di energia sufficiente per ionizzare direttamente atomi e molecole, ed una NON IONIZZANTE (NIR), le cui radiazioni non trasportano un quantitativo di energia sufficiente a produrre la rottura dei legami chimici e produrre ionizzazione.
Le NIR oggetto della nostra attenzione in quanto sorgenti di elettrosmog sono quelle aventi frequenze che vanno da 30 a 300 GHz, che possono a loro volta venire suddivise in:

  • campi elettromagnetici a frequenze estremamente basse (ELF)
  • radiofrequenze (RF)
  • microonde (MO)

Riportiamo in questa tabella le peculiarità delle onde elettromagnetiche

DENOMINAZIONE SIGLA FREQUENZA LUNGHEZZA D'ONDA
FREQUENZE ESTREMAMENTE BASSE ELF 0 - 3kHz > 100Km
FREQUENZE BASSISSIME VLF 3 - 30kHz 100 - 10Km
RADIOFREQUENZE FREQUENZE BASSE (ONDE LUNGHE) LF 30 - 300kHz 10 - 1Km
MEDIE FREQUENZE (ONDE MEDIE) MF 300kHz - 3MHz 1Km - 100m
ALTE FREQUENZE HF 3 - 30MHz 100 - 10m
FREQUENZE ALTISSIME (ONDE METRICHE) VHF 30 - 300MHz 10 - 1m
MICROONDE ONDE DECIMETRICHE UHF 300MHz - 3GHz 1m - 10cm
ONDE CENTIMETRICHE SHF 3 - 30GHz 10 - 1cm
ONDE MILLIMETRICHE EHF 30 - 300GHz 1cm - 1mm
INFRAROSSO IR 0,3 - 385THz 1000 - 0,78mm
LUCE VISIBILE   385 - 750THz 780 - 400nm
ULTRAVIOLETTO UV 750 - 3000THz 400 - 100nm
RADIAZIONI IONIZZANTI X > 3000THz < 100nm

Produzione onde elettromagnetiche