0022. Cosa si intende per onda trasversale, stazionaria e progressiva?

espertomini

 Sono uno studente universitario. Vorrei avere una definizione di luce come onda elettromagnetica più precisa possibile: onda elettromagnetica trasversale...Grazie per la disponibilità e per il servizio che offrite (Gabriele Gambacorta)

Potreste chiarirmi il concetto di onda stazionaria e di onda progressiva? Complimenti per il sito: davvero interessante. (Eugenio Posa)


sem_esperto_verde La luce manifesta tanto proprietà corpuscolari che ondulatorie. Le prime sono quelle che sono descrivibili pensandola come formata da "proiettili di luce" (i fotoni appunto, come ad esempio: la propagazione in linea retta, il fatto che un ostacolo (opaco) blocca un raggio di luce. Le proprietà ondulatorie della luce, invece, ci permettono di spiegare in modo naturale altri fenomeni, quali, ad es.,la rifrazione e l'interferenza.

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La luce è un tipo di onda caratterizzata come tutti i moti ondulatori da determinate caratteristiche quali: la lunghezza d'onda e la frequenza. La prima è una misura della periodicità spaziale, la seconda della periodicità temporale di un'onda. Periodicità spaziale e temporale, cioè lunghezza d'onda e frequenza, non sono indipendenti, ma legate da una semplice relazione che coinvolge la velocità di propagazione dell'onda. Fin qui la luce è un'onda come tante altre (come quelle generate da un sasso che cade sulla superficie di uno stagno o quelle sonore). Dove la luce è diversa da tutti gli altri tipi di onde "materiali" è nel fatto che l'onda luminosa non è dovuta al movimento delle particelle di un qualche mezzo in cui si propaga (acqua, aria). Infatti la luce si propaga anche nel vuoto.

La luce non ha bisogno di un mezzo per propagarsi. In base alle equazioni generali dell’ elettricità e del magnetismo, l'onda luminosa è un'onda trasversale. In essa coesistono un campo magnetico ed un campo elettrico che sono sempre perpendicolari tra loro e a loro volta perpendicolari alla direzione di propagazione (per questo si chiama onda trasversale). Questi campi elettrici e magnetici, una volta generati da una sorgente, possono propagarsi nello spazio senza bisogno di un mezzo. Per comprenderlo basta considerare un caso statico: se mettiamo una calamita nel vuoto, il campo magnetico da essa generato attrarrebbe comunque dei pezzetti di ferro. Il campo elettrico e magnetico di un'onda, pur mantenendosi perpendicolari tra loro e alla direzione di propagazione, possono però cambiare continuamente direzione nel piano perpendicolare alla direzione di propagazione. Se invece il campo elettrico (e quindi magnetico) mantengono una direzione sempre fissa, allora l'onda di luce si dice polarizzata. L'onda elettromagnetica (ma non solo quella elettromagnetica) può essere progressiva o stazionaria.

Nel primo caso in ogni punto dello spazio dove è presente l'onda si hanno, nel tempo, variazioni della sua ampiezza (o intensità); variazione che segue la legge temporale del tipo di onda. Nel caso di onda stazionaria invece, in ogni punto dello spazio dove è presente l'onda, la sua ampiezza è sempre costante nel tempo: se è una zona di minimo sarà sempre zona di minimo, se di massimo sarà sempre di massimo. L'onda stazionaria può mantenersi solo se è confinata in un volume chiuso e definito e se possiede opportune caratteristiche di frequenza (fenomeno della risonanza). La luce, intesa come onda elettromagnetica rivelabile dai nostri occhi, è caratterizzata da un intervallo ben definito di lunghezze d'onda del valore di frazioni di milionesimo di mm. Ogni colore corrisponde ad una ben precisa lunghezza d'onda. Per esempio la luce rossa ha una lunghezza d'onda di 0,7 milionesimi di mm (corrispondente ad una frequenza di 428,57 miliardi di cicli al secondo). La luce ha una velocità di propagazione del vuoto, indicata con la lettera c, enorme: 299792,458 Km al secondo!

Vincenzo Lucherini - Fisico


 

 

 

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