Le Basi Scientifiche - Onde
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Onde
Innanzi tutto quando si parla di onde è necessario conoscere quale è il mezzo di propagazione, ovvero in che modo esse vengono trasmesse, e quale è la velocità con cui si propagano in quel mezzo. Per esempio le onde acustiche (il suono) vengono trasmesse con l'aria. Se non c'è aria non sentiamo più niente. In molti film si vedono battaglie nello spazio siderale con abbondanti effetti sonori: è un errore poiché nello spazio il suono non si può propagare; solo all'interno di navi spaziali pressurizzate, con una loro atmosfera quindi, si possono sentire suoni. La radiazione elettromagnetica invece può anche viaggiare nello spazio siderale, senza un mezzo trasmissivo, e va, guarda caso, alla velocità della luce. In questo "spazio" non c'è niente di materiale, se non rarissime particelle di pulviscolo, e una radiazione di fondo scoperta di recente che si crede sia un residuo del "big bang" iniziale. La radiazione elettromagnetica può viaggiare in questo spazio, e la dimostrazione è che possiamo vedere stelle e galassie la cui luce arriva da lontanissimo. Da un po' di tempo si sta riprendendo in esame l'ipotesi dell'etere. Tempo fa si riteneva che l'etere fosse il supporto per trasmettere le onde elettromagnetiche, alcuni studiosi stanno provando a rivedere questa ipotesi.
Onde: lunghezza d'onda e frequenza
Una volta conosciuta la velocità di trasmissione possiamo utilizzare una semplice formule che ci dice che questa velocità è uguale alla frequenza per la lunghezza dell'onda: v = f * l (* è il segno di moltiplicazione che viene per non confondersi con la "x" che spesso indica delle variabili; spesso si trova anche il punto messo tra le due variabili come segno moltiplicativo). La frequenza indica quante oscillazioni avvengono in un secondo (che è l'unità di tempo), mentre la lunghezza d'onda indica la lunghezza da cresta a cresta dell'onda in esame. Nei testi scientifici la frequenza si indica con la lettera greca ν, e la lunghezza d'onda con λ. Poiché la velocità è fissata se aumentiamo la frequenza diminuirà la lunghezza d'onda e viceversa, ovvero sono inversamente proporzionali (vedi nota 1).
Spettro elettromagnetico
Tutte le possibili frequenza per esempio della radiazione elettromagnetica costituiscono il cosiddetto "spettro" elettromagnetico. In questo spettro la zona del "visibile" (i colori dell'arcobaleno, dal rosso, frequenza più bassa, al violetto, frequenza più alta) occupa un esiguo spazio. È interessante notare come i nostro occhi siano specializzati a "vedere" in un range (termine tecnico per definire un intervallo di valori) di frequenza che corrisponde molto bene al range di frequenza del nostro sole. Se aumentiamo la frequenza, oltrepassiamo il visibile, andiamo nell'ultravioletto, con ovvio significato della parola. E così via nei raggi X, quello utilizzati per le radiografie, fino ai raggi γ: frequenze elevatissime e lunghezze d'onda estremamente piccole. Viceversa se andiamo a frequenze più basse, abbiamo l'infrarosso (è chiaro perché si chiama così?), le microonde, quelle dei forni, a microonde per l'appunto, e dei cellulari, scendendo ancora le onde televisive, le onde radio, fino ad arrivare alle onde lunghe e lunghissime. Qui il significato passa alla controparte della frequenza, la lunghezza d'onda: siamo a frequenze molto basse e quindi le lunghezze d'onda si "allungano" di conseguenza.
Ancora onde
Un'altra caratteristica importante per le onde è la loro tipologia. Abbiamo due tipi di onde: quelle trasversali e quelle longitudinali. Le onde acustiche sono longitudinali: pensate ad una molla che si comprime e si dilata, così funzionano le onde acustiche e tutte quelle longitudinali in genere. Le onde trasversali invece si comportano come quando fate oscillare una corda tenendola per i due capi. Le onde elettromagnetiche sono trasversali. Una importante caratteristica delle onde trasversali è che si possono "polarizzare". Vuol dire che oscillano tutte secondo una certa direzione. La luce normalmente non è polarizzata, oscilla in tutte le direzioni. Se però si riflette su qualcosa, allora la luce riflessa diventa polarizzata. Se utilizziamo degli speciali filtri detti polarizzatori possiamo addirittura vedere diminuire fortemente queste onde riflesse polarizzate. Se pensate agli occhiali "polaroid", sono costituti da questi filtri che eliminano i riflessi. Se però provate a ruotare le lenti di 90° vedrete ricomparire tutti i riflessi. Questo dimostra che la luce polarizzata ha una direzione di vibrazione.