Le onde elettromagnetiche sono onde che si possono propagare anche nel vuoto; sono generate da campi elettrici e magnetici variabili e viaggiano nel vuoto alla velocità di circa 300.000 km/s; nei mezzi la velocità è inferiore, riducendosi nell’aria di circa l’1% e diventando un terzo nel vetro. Sono onde trasversali e per esse valgono le relazioni generali delle onde che regolano frequenza, periodo e velocità di propagazione. Le onde elettromagnetiche sono anche dette radiazioni elettromagnetiche, perché viaggiando irradiano energia.
Come ogni altro tipo di onda, anche le onde elettromagnetiche sono soggette a riflessione, rifrazione, diffrazione e interferenza; non comportano trasporto di materia, ma di energia in quantità proporzionale alla loro frequenza.
Lo spettro elettromagnetico è l’insieme delle onde elettromagnetiche di differente frequenza (e quindi lunghezza d’onda). Oltre alla luce (oggetto dell’ottica), nello spettro si possono identificare altre importanti onde. In ordine di frequenza decrescente troviamo:
- raggi gamma; con una lunghezza d’onda minore di 3×10−13 m, molto inferiore al diametro di un atomo; sono emessi dai nuclei degli elementi radioattivi.
- Raggi X; con lunghezza d’onda compresa tra 0,001 e 10 nm, prodotti per esempio bombardando materiale a elevato peso atomico con elettroni a elevata energia.
- Raggi ultravioletti; con lunghezza d’onda compresa tra 10 e 400 nm, al di sopra cioè della zona della luce visibile (violetto), furono scoperti all’inizio del XIX sec. Le radiazioni ultraviolette hanno un elevato potere ionizzante, una forte azione battericida e favoriscono i processi fotochimici; sono impiegate nell’industria, in medicina e nella ricerca scientifica.
- Luce visibile; con lunghezza d’onda compresa fra i 400 e i 700 nm.
- Raggi infrarossi; con lunghezza d’onda compresa tra 750 nm e 1 mm; l’infrarosso costituisce il prolungamento dello spettro visibile dalla parte del rosso e non è quindi visibile dall’uomo. Frequenze di questo tipo sono emesse dai corpi in funzione della propria temperatura e la loro rilevazione, effettuata con apparecchi opportuni, viene utilizzata in varie discipline e applicazioni, quali la fotografia (immagini all’infrarosso della Terra), l’astronomia (studio delle onde elettromagnetiche emesse dai corpi celesti), la spettroscopia, le analisi mediche, la biologia ecc.
- Microonde; con lunghezza d’onda compresa tra 1 mm e 30 cm (fanno comunque parte delle onde radio); trovano applicazione nei radar e nei forni a microonde. In questi ultimi la cottura è la conseguenza dovuta all’azione del calore che si genera all’interno degli alimenti per la rapida oscillazione delle molecole dei cibi che vengono sollecitate dalle microonde.
- Onde radio; dette anche onde hertziane, con lunghezza d’onda maggiore di 1 mm (ma arrivano anche a 100.000 km; quelle usate per la trasmissione radio in AM vanno da 100 m a 1 km), usate per radiodiffusione e telediffusione. Per la loro grande lunghezza d’onda, le onde radio non sono fermate da ostacoli di medie dimensioni, come le case o gli alberi.
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