[Elettromagnetismo] Chiarimenti sulle onde elettromagnetiche.

[CioKKoBaMBuZzo]

ah ok pensavo fossero tipi completamente diversi di onde

[Matrixbob]

Originariamente inviato da Matrixbob

Per "dipolo elettrico" si intende il famoso dipolo elettrico composto da 2 cariche?! Ad esempio (+)====>(-) ?! (... mi pare di no ovviamente)

Ma cosa capita all'antenna che riceve?!
Riceve modulazioni di campo elettromagnetico generate dai fotoni che passano li in zona?!

Per oggi chiudo qua col rompervi le
Auguro a tutti la ...

Domani rilegerò con calma ... sarà anche meglio tralasciare 1 po' l'argomento e procedere sul potenziale & CO.

Ritornando al fantasioso pilotaggio di una satellite ai confini del nostro sistema solare, quando l'onda elettromagnetica generata dal nostro dispositivo a terra arriva a qualche cm dell'antenna del satellite, che succede?!
Gli (e-) dell'antenna del ricevente iniziano ad oscillare?!

[Banus]

Originariamente inviato da Matrixbob

Ritornando al fantasioso pilotaggio di una satellite ai confini del nostro sistema solare, quando l'onda elettromagnetica generata dal nostro dispositivo a terra arriva a qualche cm dell'antenna del satellite, che succede?!
Gli (e-) dell'antenna del ricevente iniziano ad oscillare?!

Lascia stare i fotoni, i fotoni non generano il campo, sono il campo, ma non chiedermi di spiegare come
Quando le onde raggiungono l'antenna del satellite, gli elettroni dell'antenna sono sottoposti a un campo oscillante (l'onda elettromagnetica stessa), e si muovono di conseguenza, creando una differenza di potenziale o una corrente a seconda della forma dell'antenna (se è un'asta, si rileva una differenza di potenziale, ddp). La ddp poi passa per amplificatori, decondificatori etc.
Comunque ti avevo già risposto nella megareplica di pag. 2

[Matrixbob]

Originariamente inviato da Banus

No, lo "genera", o meglio, lo emette. Altrimenti salterebbe il principio della conservazione della carica

Quindi qui cosa accade quando l'elettrone (e-) colpisce lo schermo?!

[Banus]

Originariamente inviato da Matrixbob

Quindi qui cosa accade quando l'elettrone (e-) colpisce lo schermo?!

Lo schermo è in ricoperto da speciali materiali, in genere fosfori, che hanno la proprietà di emettere luce quando sono colpiti da elettroni. In pratica l'elettrone colpisce uno degli elettroni esterni del fosforo che passa quindi in uno stato eccitato. Dopo breve tempo l'elettrone eccitato torna allo stato fondamentale emettendo un fotone, e noi lo vediamo.

[Gervasoni]

Ma il fotone non è il quanto di energia del campo elettromagnetico? Secondo la trattazione classica l'energia associata al campo elettromagnetico è descritta dal vettore di Poynting che pone l'energia uniformemente distribuita. Il fotone invece è stato introdotto da Einstein per spiegare l'effetto fotoelettrico ovvero l'energia del campo elettromagnetico non è più uniformemente distribuita ma localizzata in quanti di energia che sono appunto i fotoni.

[Matrixbob]

Originariamente inviato da Gervasoni

Ma il fotone non è il quanto di energia del campo elettromagnetico? Secondo la trattazione classica l'energia associata al campo elettromagnetico è descritta dal vettore di Poynting che pone l'energia uniformemente distribuita. Il fotone invece è stato introdotto da Einstein per spiegare l'effetto fotoelettrico ovvero l'energia del campo elettromagnetico non è più uniformemente distribuita ma localizzata in quanti di energia che sono appunto i fotoni.

Non sono ancora completamente sicuro, ma da una lettura abbastanza approfondita su Wikipedia mi pare che tu abbia ragione.

Nel frattempo ho chiesto qualche spiegazione al mio Prof. e lui ovviamente mi ha dirottato su un suo libro ... di cui in bacheca ho fotografato col cellulare.



Dovrebbe essere 1 libro "per il popolo" scritto in inglese

[Banus]

Originariamente inviato da Matrixbob

Dovrebbe essere 1 libro "per il popolo" scritto in inglese

Se ti interessa l'argomento "quantizzazione del campo elettromagnetico" cerca QED di Feynman

[Matrixbob]

Originariamente inviato da Banus

Se ti interessa l'argomento "quantizzazione del campo elettromagnetico" cerca QED di Feynman

[PS]
Christina ci ha gentilmente inseriti con la voce:

Elettromagnetismo: chiarimenti sulle onde elettromagnetiche *NEW!*
http://www.hwupgrade.it/forum/showthread.php?t=1043910

nel indicizzazione [SCIENZE] Fisica, Fisica Applicata, Matematica, Chimica. Be boys!

[Matrixbob]

Originariamente inviato da Gervasoni

Ma il fotone non è il quanto di energia del campo elettromagnetico? Secondo la trattazione classica l'energia associata al campo elettromagnetico è descritta dal vettore di Poynting che pone l'energia uniformemente distribuita. Il fotone invece è stato introdotto da Einstein per spiegare l'effetto fotoelettrico ovvero l'energia del campo elettromagnetico non è più uniformemente distribuita ma localizzata in quanti di energia che sono appunto i fotoni.

Emissione di raggi catodici tramite esposizione di corpi solidi
Einstein, nel lavoro del 1905 che gli fruttò il Premio Nobel per la fisica nel 1922, fornisce una spiegazione dei fatti sperimentali partendo dal principio che la radiazione incidente possiede energia quantizzata. Infatti i fotoni che arrivano sul metallo cedono energia agli elettroni dello strato superficiale del solido; gli elettroni acquisiscono così l'energia necessaria per rompere il legame: in questo senso l'ipotesi più semplice è che il quantone cede all'elettrone tutta l'energia in suo possesso.

http://it.wikipedia.org/wiki/Effetto_fotoelettrico

[khri81]

quanti fotoni emette un elettrone al secondo???

[Banus]

Originariamente inviato da khri81

quanti fotoni emette un elettrone al secondo???

N?
Un elettrone emette fotoni solo in alcuni casi: quando viene accelerato da un campo magnetico (radiazione di sincrotone, ad esempio), quando passa da un livello energetico alto a uno più basso etc.
I fotoni "virtuali" che costituiscono il campo non hanno una effettiva realtà fisica.

[khri81]

grazie banus mi hai incasinato il mio modello atomico!

le onde em sono fotoni giusto!

che cacchio sono sti fotoni virtuali???

[Banus]

Originariamente inviato da khri81

le onde em sono fotoni giusto!

Non esattamente... non è facile da spiegare
I fotoni sono i quanti delle onde elettromagnetiche, e puoi considerare le come un "treno" di fotoni, ma attento all'analogia... l'elettrone non va in giro sparpagliando fotoni qua e là

che cacchio sono sti fotoni virtuali???

Ecco uno dei motivi per non cercare di anticipare le domande
Sono un modo elegante di descrivere il campo elettromagnetico in termini di fotoni. Però è anche estremamente impestato

[idum]

Allora, cerchiamo di dare un chiarimento sulla questione.

Abbiamo innanzi tutto dei fenomeni, elettrici e magnetici, che nel caso dinamico possono essere visti come due facce dello stesso fenomeno: la forza elettromagnetica. E fin qui, penso non ci siano dubbi.

Ora, per il momento escludiamo la quantistica. Per descrivere in maniera completa gli effetti della forza elettromagnetica si usano le EQUAZIONI DI MAXWELL, le quali sono una descrizione degli eventi in base alle SORGENTI degli effetti elettromagnetici. Quindi ad esempio metto un magnete qui, una spira alimentata da una serie di impulsi li la, un bipolo elettrico dietro l'angolo, compongo le formule e ottengo l'effetto elettromagnetico totale in ogni punto.

Tuttavia, è più conveniente, in fisica classica, utilizzare una descrizione differente dei fenomeni, che è la descrizione in termini di CAMPO.

Un CAMPO di una data forza (sia essa elettromagnetica, o gravitazionale, o quello che volete voi), è una descrizione dell'andamento in ogni punto dello spazio di tale forza. In questo modo, ci si toglie il problema di ricalcolare ogni volta le soluzioni delle equazioni di maxwell per ogni punto.

Il CAMPO elettromagnetico, dunque, è l'effetto in senso più generale delle varie "cause" elettromagnetiche.

La descrizione matematica del campo elettromagnetico, si ottiene utilizzando la "primitiva" matematica delle ONDE.

Un' Onda è una funzione matematica che descrive, in ogni punto, l'andamento di una parte del CAMPO elettromagnetico. Da un punto di vista logico, il CAMPO è il modello matematico descritto da una composizione di tanti modelli matematici più piccoli chiamati ONDE.

E fin qui, penso che ci siamo. Abbiamo un fenomeno fisico: la forza elettromagnetica, e abbiamo una descrizione matematica: il campo elettromagnetico, il quale è scomposto in termini chiamati ONDE elettromagnetiche.

La descrizione in termini di onde è particolarmente funzionale quando hai una sorgente che produce un effetto elettromagnetico e hai dei vincoli spaziali, ad esempio se devi calcolare quel che succede in un cavo coassiale o in un dielettrico, oppure in caso di riflessioni o anche solo nello spazio libero.

Un' Onda elettromagnetica sinusoidale descritta come E(x)=E0(x)sen(2*3.14..* f * t) viene detta onda ELEMENTARE PIANA (o semplicemente onda piana) ed è il più semplice "token" del campo elettromagnetico. Per il teorema di Fourier, si dimostra che puoi descrivere qualunque altro tipo di onda e dunque qualunque altro tipo di campo elettromagnetico e dunque qualunque tipo di fenomeno elettromagnetico classico, tramite la sommatoria, eventualmente infinita (o integrale) di onde piane.

Un'onda piana è caratterizzata da un modulo, che ho scritto come E0(x), e da una funzione sinusoidale, che è caratterizzata dalla frequenza. Il modulo dipende dall'intensità del segnale, quindi dalla sorgente, dalla distanza dalla stessa sorgente e dalle variabili di campo. La frequenza invece non cambia.

Quindi, riassumendo questo concetto, abbiamo scoperto che la descrizione matematica del CAMPO elettromagnetico si ottiene con una sommatoria o un integrale di onde piane.

Quindi, tutte le caratteristiche del campo em possono essere descritte in termini di onde piane.

La descrizione dell'andamento del campo elettromagnetico in un dato punto, in termini di onde piane, si chiama SPETTRO DI FREQUENZA. E' un grafico in cui nelle ascisse c'è il modulo e sulle ordinate la frequenza, di ogni singola onda piana che compone il campo elettromagnetico in un dato punto.

Se è possibile determinare una frequenza inferiore e una frequenza superiore che contiene pressochè tutto lo spettro di frequenza, allora chiamiamo fsup-finf= BANDA del campo elettromagnetico in un punto.

E questo è quel che è importante del campo EM, senza usare le formule e senza approfondire troppo.

Ora, da un punto di vista fisico, esiste una correlazione fra il modello matematico e il modello fisico. Infatti, se ogni evento elettromagnetico è descrivibile in un numero molto alto (teoricamente infinito) di onde piane elementari, allora è possibile che questo avvenga anche da un punto di vista fisico, ovvero che effettivamente la sorgente emetta un numero altissimo di "oggetti" ognuno dei quali è un'onda piana.

Tali oggetti sono i FOTONI e ogni fotone rappresenta un'onda piana elementare.

Da un punto di vista classico, fino cioè a Einstein, il fotone era una descrizione di comodo, un modello della forza elettromagnetica. Abbiamo delle sorgenti, ovvero elettroni, protoni, che interagiscono ed emettono o assorbono energia sotto forma di onde ovvero fotoni.

La natura ondulatoria della luce, quindi, è CLASSICA.

Quel che avvenne poi con EINSTEIN è che si scoprì, nell'analisi dell'effetto fotoelettrico, che in effetti un fotone era sì emesso dagli elettroni, ma che tale produzione non avveniva in maniera continua, ma in piccoli blocchi (o QUANTI) di energia, abbastanza piccola perchè l'effetto "a pezzetti" fosse trascurabile per la maggioranza degli eventi elettromagnetici, ma comunque non più continua ma discreta.

Non solo: con esperimenti successivi si è visto che effettivamente un FOTONE non è semplicemente una rappresentazione di comodo degli effetti elettromagnetici, ma una vera e propria PARTICELLA, dotata di una identità propria ma non di massa propria.

Il paradosso che nacque da qui fu critico per la scienza: infatti il fotone era in alcuni eventi descrivibile come un'onda e in altri eventi descrivibile come una particella. Da qui in poi nacque la quantistica ed è una storia interessante ma non descrivibile facilmente in un forum con poche parole e ci sono poi molti libri sull'argomento.

Mi associo inoltre a consigliare caldamente QED, di Feynmann, edizioni ADELPHI, se non erro, che è un vero e proprio capolavoro. Feynmann è stato una delle menti più brillanti del dopoguerra e la sua interpretazione della quantistica ha aperto di fatto le porte ad una comprensione reale dei fenomeni dell'elettrodinamica quantistica e la loro successiva utilizzazione in tutta la scienza moderna.

Idum

[CioKKoBaMBuZzo]

molto interessante la spiegazione, però sarebbe meglio se l'immagine sopra venisse ridimensionata per evitare di spostare continuamente la barra mentre si legge

[Matrixbob]

Originariamente inviato da idum

Allora, cerchiamo di dare un chiarimento sulla questione...
...
..
.

Idum

[Matrixbob]

Chiudiamo specificando qualche ultima cosa, adesso che ci sono arrivato a studiarle.

Le onde EM sono onde piane e sinusoidali o meglio onde monocromatiche cioè onde create da 1 unica frequenza.

Sono appunto campi EM che si propagano nello spazio e variano nel tempo, quindi esprimibili dalle funzioni:
E(x,t) = E0*cos(k*x - w*t);
B(x,t) = B0*cos(k*x - w*t);
che son funzioni varianti in ogni punto ed in ogni istante.


6 PARAMETRI CARATTERISTICI DELL'ONDA MONOCROMATICA
[1] lambda = lunghezza d'onda [m];
[2] k = # d'onde [1/m];
[3] T = periodo [s];
[4] upsilon = frequenza [1/s];
[5] w = pulsazione [1/s];
[6] l'argomento della funzione coseno è detto "fase d'onda"


VELOCITA' DELL'ONDA EM
v = lambda * upsilon = w / k.
(che nel vuoto è = c "velocità della luce")


4 PROPRIETA' DELL'ONDA EM

[1]
Nel vuoto E è perpandicolare a B sempre: E scalar B = 0.

[2]
Facendo il rapporto dei moduli dei campi: E/B = c.

[3]
Sono onde trasversali, ovvero la loro propagazione è perpedicolare ad E & B che sono già perpedicolari tra loro.
Chiamando ad esempio "n" il versore che indica la propagazione: c*B = n vettor E.

[4]
E & B sono sempre in fase:
E(x,t) = E0*cos(k*x - w*t);
B(x,t) = (E0/c)*cos(k*x - w*t);


SPETTRO ELETTROMAGNETICO
"...è l'intervallo di frequenze delle lunghezze d'onda".

"Frequenza upsilon" & "lunghezza d'onda lambda" sono inversamente proporzionali.

L'occhio è uno strumento fisico sensibile a certe lunghezze d'onda.
A distinguere le differenti frequenze percepite ci pensa il cervello associandogli automaticamente 1 colore.

[NB]
La frequenza della sorgete (ad es: lampadina) è sempre la stessa, poi attraversando i materiali la lunghezza d'onda varia perchè varia la sua velocità.

[Matrixbob]

Link in qualche modo collegati:
[Elettromagnetismo] Creiamo il "filo d'Arianna"! OK?
[Fisica] Ma il fuoco ha struttura atomica?!
[Fisica] Unità di misura derivate, dubbi: (Volt [al] Ampere) & (Ohm [per] Metro) ..

[Matrixbob]

Oggi mi han chiesto:
"cosa succede quando 1 fotone ed 1 elettrone si scontrano"?!

voi lo sapete?!