Cos'è la radiazione elettromagnetica:
La radiazione elettromagnetica è una forma di energia emessa da particelle cariche in movimento. È il risultato della propagazione delle onde elettromagnetiche, che si allontanano dalla loro sorgente di origine, come un flusso di fotoni.
Classificazione dello spettro delle radiazioni elettromagnetiche
Tutte le radiazioni elettromagnetiche costituiscono lo spettro elettromagnetico, che viene classificato in base alle caratteristiche delle onde che lo compongono:
Onde radio
Le onde radio sono un tipo di radiazione elettromagnetica con lunghezze d'onda nello spettro elettromagnetico più lunghe della luce infrarossa. Ha frequenze comprese tra 300 gigahertz (GHz) e 3 kilohertz (kHz), lunghezze d'onda comprese tra 1 mm e 100 km e viaggia alla velocità della luce.
Le onde radio artificiali vengono utilizzate per comunicazioni, radar e altri sistemi di navigazione, comunicazioni satellitari e reti di computer.
Microonde
Le microonde utilizzate nei forni per riscaldare il cibo sono onde a 2,45 GHz prodotte dall'accelerazione degli elettroni. Queste microonde inducono un campo elettrico nel forno, dove le molecole d'acqua e altri componenti del cibo, cercando di orientarsi in quel campo elettrico, assorbono energia e ne aumentano la temperatura.
Il Sole emette radiazioni a microonde, che sono bloccate dall'atmosfera terrestre. Radiazione cosmica di fondo a microonde (CMBR) Radiazione cosmica di fondo a microonde) è la radiazione a microonde che si diffonde attraverso l'Universo ed è una delle basi che supportano la teoria dell'origine dell'Universo dalla grande esplosione o teoria del Big Bang.
Luce infrarossa
La luce infrarossa è una radiazione elettromagnetica con lunghezze d'onda maggiori della luce visibile: tra 0,74 µm e 1 mm. La frequenza di questa radiazione è compresa tra 300 GHz e 400 terahertz (THz). Queste radiazioni includono la maggior parte della radiazione termica emessa dagli oggetti. La luce infrarossa emessa dal Sole corrisponde al 49% del riscaldamento della Terra.
Luce visibile
La luce è la radiazione elettromagnetica che l'uomo percepisce con il senso della vista. Le lunghezze d'onda della luce visibile sono comprese tra 390 e 750 nm e ciascun colore spettrale si trova in una banda stretta di lunghezze.
| Colore | lunghezza d'onda |
|---|---|
| viola | 380-450 nm |
| Blu | 450-495 nm |
| verde | 495-570 nm |
| Giallo | 570-590 nm |
| arancia | 590-620 nm |
| Rosso | 620-750 nm |
Luce ultravioletta
La luce ultravioletta (UV) è una radiazione elettromagnetica che riceve questo nome perché ha frequenze d'onda maggiori del colore che gli umani identificano come viola. Si trova nella gamma di lunghezze d'onda tra 10 e 400 nm e con energia del fotone tra 3 elettron-Volt (eV) e 124 eV. La luce UV è invisibile all'uomo, ma molti animali, come insetti e uccelli, possono percepirla.
La radiazione solare UV è comunemente suddivisa in tre categorie, dall'energia più bassa alla più alta:
- UV-A: lunghezza d'onda tra 320-400 nm
- UV-B: lunghezza d'onda tra 290-320 nm
- UV-C: lunghezza d'onda tra 220-290 nm.
La maggior parte della radiazione solare UV che raggiunge la Terra è UV-A, l'altra radiazione viene assorbita dall'ozono nell'atmosfera.
raggi X
I raggi X sono radiazioni elettromagnetiche di energia maggiore della radiazione UV e di lunghezza d'onda più corta, compresa tra 0,01 e 10 nm. Furono scoperti da Wilhelm Röntgen alla fine del XIX secolo.
Raggi gamma
I raggi gamma sono la radiazione elettromagnetica con la più alta energia, sopra i 100 keV, con una lunghezza d'onda inferiore a 10 picometri (1 x 10-13 m). Sono emessi dal nucleo e si trovano naturalmente nei radioisotopi.
Effetti delle radiazioni elettromagnetiche
Gli esseri umani sono circondati da radiazioni che provengono dall'esterno, di cui siamo consapevoli solo delle radiazioni che percepiamo attraverso i sensi: come la luce e il calore.
Le radiazioni possono essere classificate in ionizzanti e non ionizzanti, a seconda della loro capacità di ionizzare le sostanze che attraversano. In questo modo, i raggi gamma sono ionizzanti a causa del loro alto livello di energia, mentre le onde radio non sono ionizzanti.
La maggior parte delle radiazioni ultraviolette non è ionizzante, ma tutte le radiazioni UV hanno effetti dannosi sulla materia organica. Ciò è dovuto al potere del fotone UV di alterare i legami chimici nelle molecole.
Un'alta dose di raggi X in un breve periodo di tempo provoca la malattia da radiazioni, mentre basse dosi aumentano il rischio di cancro da radiazioni.
Applicazioni della radiazione elettromagnetica
L'azione delle radiazioni elettromagnetiche è essenziale per la vita sul pianeta Terra. La società come la conosciamo oggi si basa sull'uso tecnologico che diamo alla radiazione elettromagnetica.
Radio
Le onde radio AM sono utilizzate nelle trasmissioni di segnali radio commerciali sulla frequenza da 540 a 1600 kHz. Il metodo per collocare l'informazione in queste onde è quello dell'ampiezza modulata, per questo motivo si chiama AM. Un'onda portante che ha la frequenza base della stazione radio (ad esempio 1450 kHz) varia o viene modulata in ampiezza da un segnale audio. L'onda risultante ha una frequenza costante mentre l'ampiezza varia.
Le onde radio FM vanno da 88 a 108 MHz e, a differenza delle stazioni AM, il metodo di trasmissione sulle stazioni FM è per modulazione di frequenza. In questo caso, l'onda portante dell'informazione mantiene la sua ampiezza costante, ma la frequenza varia. Pertanto, due stazioni radio FM non possono essere distanti meno di 0,020 MHz.
Diagnosi e terapia
La medicina è una delle aree che riceve i maggiori benefici dall'uso di tecnologie basate sulle radiazioni elettromagnetiche. A basse dosi, i raggi X sono efficaci per eseguire radiografie, in cui i tessuti molli possono essere distinti dai tessuti duri. D'altra parte, la capacità ionizzante dei raggi X viene utilizzata nel trattamento del cancro per uccidere le cellule maligne nella radioterapia.
Comunicazioni senza fili
Le tecnologie wireless più comuni utilizzano segnali radio o infrarossi; con le onde infrarosse le distanze sono brevi (telecomando televisivo) mentre le onde radio raggiungono lunghe distanze.
Termografia
Per mezzo dell'infrarosso è possibile determinare la temperatura degli oggetti. La termografia è la tecnologia che consente di determinare a distanza la temperatura degli oggetti mediante radiazione infrarossa. Questa tecnologia è ampiamente utilizzata in ambito militare e industriale.
il radar
Il radar, sviluppato nella seconda guerra mondiale, è un'applicazione comune delle microonde. Rilevando gli echi a microonde, i sistemi radar possono determinare le distanze degli oggetti.
- Elettromagnetismo
- Onda elettromagnetica.
