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Onde elettromagnetiche

1865
  • James Clerk Maxwell (prediction)
  • Heinrich Hertz (demonstration)
Esperimento di laboratorio di dimostrazione delle onde elettromagnetiche con oscilloscopio ed equazioni.

(Immagine generata a solo scopo illustrativo)

Le onde elettromagnetiche sono perturbazioni del campo elettromagnetico che si propagano nello spazio trasportando energia. Sono create dall'accelerazione di cariche elettriche e consistono in oscillazioni sincronizzate e perpendicolari dei campi elettrici e magnetici. Nel vuoto, viaggiano alla velocità della luce, [latex]c[/latex]. Lo spettro elettromagnetico comprende onde radio, microonde, infrarossi e luce visibile, ultravioletto, raggi X e raggi gamma.

L'esistenza delle onde elettromagnetiche è una conseguenza teorica diretta delle equazioni di Maxwell. Manipolando le equazioni per una regione dello spazio priva di cariche o correnti, si può ricavare l'equazione d'onda per i campi elettrici e magnetici. Per il campo elettrico, questa equazione è [latex]\nabla^2 \mathbf{E} = \mu_0 \varepsilon_0 \frac{\parziale^2 \mathbf{E}}{\parziale t^2}[/latex]. Questa è la forma matematica standard di un'equazione d'onda, in cui la velocità di propagazione è data da [latex]v = 1/\sqrt{\mu_0 \varepsilon_0}[/latex]. Utilizzando i valori determinati sperimentalmente per la permeabilità del vuoto ([latex]\mu_0[/latex]) e la permittività ([latex]\varepsilon_0[/latex]), questa velocità è stata calcolata come la velocità nota della luce, [latex]c[/latex].

Questa unificazione teorica è stata un risultato monumentale, che ha dimostrato che la luce è un fenomeno elettromagnetico. Queste onde sono trasversali, cioè le oscillazioni del campo elettrico e magnetico sono perpendicolari tra loro e anche perpendicolari alla direzione di propagazione dell'energia. La conferma sperimentale arrivò nel 1880, quando Heinrich Hertz generò e rilevò le onde radio nel suo laboratorio, verificando la previsione di Maxwell e aprendo la strada alle comunicazioni radio e a tutte le successive tecnologie wireless.

UNESCO Nomenclature: 2205
- Elettricità e magnetismo

Tipo

Fenomeno fisico

Interruzione

Rivoluzionario

Utilizzo

Uso diffuso

Precursori

  • Equazioni di Maxwell
  • Teoria ondulatoria della luce (Huygens, Young, Fresnel)
  • Esperimenti sull'elettricità e il magnetismo di Faraday e Ampère
  • Misurazione accurata della velocità della luce da parte di Fizeau e Foucault

Applicazioni

  • tutte le forme di comunicazione wireless
  • diagnostica per immagini (raggi X)
  • riscaldamento (microonde)
  • telerilevamento e astronomia
  • visione e ottica
  • spettroscopia
  • radar

Brevetti:

NA

Idee e potenziali innovazioni

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Correlato a: onda elettromagnetica, radiazione elettromagnetica, velocità della luce, equazioni di Maxwell, Hertz, spettro, luce, onde radio, onda trasversale, fotone.

Contesto storico

Onde elettromagnetiche

1859
1860
1861
1865
1869
1871
1876
1854
1859
1861
1865
1868
1870
1873
1877

(se la data è sconosciuta o non rilevante, ad esempio "meccanica dei fluidi", viene fornita una stima approssimativa della sua notevole comparsa)

Invenzioni, innovazioni e principi tecnici correlati

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