Aula di Scienze

Aula di Scienze

Persone, storie e dati per capire il mondo

Speciali di Scienze
Materie
Biologia
Chimica
Fisica
Matematica
Scienze della Terra
Tecnologia
I blog
Sezioni
Come te lo spiego
Science News
Podcast
Interviste
Video
Animazioni
L'esperto di matematica
L'esperto di fisica
L'esperto di chimica
Chi siamo
Cerca
L'esperto di fisica

Dai campi variabili alle onde elettromagnetiche

leggi

Claudia ha bisogno di una piccola precisazione:

Gentile professore potrebbe spiegarmi nel dettaglio le relazioni che legano le onde elettromagnetiche ai campi elettrici e magnetici variabili? Grazie!

Ecco la mia risposta:

La "spiegazione dettagliata delle relazioni fra campi e onde EM" è oggetto di almeno un capitolo di ogni libro di testo di fisica sull'elettromagnetismo. Anche se io disponessi dei giorni di tempo necessari a scriverne uno, non si vede in cosa potrebbe esserti utile: tu hai sicuramente già un libro di testo e non te ne serve un altro.

Non è la prima richiesta di questo genere che ricevo e, per quanto lo trovi frustrante, mi risulta impossibile soddisfarla con una risposta di lunghezza ragionevole. Ogni volta sono costretto a raccomandare (l'ho già fatto anche con te in un'altra occasione) la lettura attenta di uno dei capitoli già scritti sull'argomento, per poi rivolgersi eventualmente a me per domande più specifiche, sui punti non ancora chiari.

Tra l'altro, ormai che siamo in tema, cosa vuol dire "nel dettaglio"? Non so nemmeno che scuola fai, e questo argomento come molti altri può essere trattato a livelli diversissimi di precisione e sofisticazione matematica. Non sono sicuro che la maggior parte degli studenti di liceo sopravviverebbe a una esposizione davvero dettagliata della relazione fra campi e onde EM!

Se la tua domanda fosse: Ma qual è, insomma, la relazione profonda fra campi e onde?!?, allora sarebbe un altro paio di maniche. Perché il nocciolo della questione è semplice -- si fa per dire. Hai presente le equazioni di Maxwell? L'equazione sulla circuitazione del campo elettrico (legge di Faraday) mi dice che un campo magnetico variabile nel tempo (con derivata temporale diversa da zero) genera un campo elettrico di circuitazione data. Se la velocità con cui varia il campo magnetico varia anch'essa (come nel caso di un campo oscillante), allora anche il campo elettrico così generato è variabile nel tempo.
Ma l'equazione di Maxwell sulla circuitazione del campo magnetico (teorema di Ampère generalizzato) dice che un campo elettrico variabile genera un campo magnetico. Così, un campo magnetico oscillante deve generale nello spazio un campo elettrico oscillante, che deve generare nello spazio un campo magnetico oscillante, che deve generare...
Si vede allora che una perturbazione in un campo si propaga nello spazio. Le equazioni di Maxwell permettono di calcolare anche la velocità con la quale la perturbazione si propaga, che risulta uguale all'inverso della radice quadrata del prodotto μ0ε0. Ma una perturbazione che si propaga non è altro che un'onda. E 'inverso della radice quadrata di μ0ε0 è uguale alla velocità della luce nel vuoto...

Devi completare il CAPTCHA per poter pubblicare il tuo commento