Spettro elettromagnetico

Lo spettro elettromagnetio

classificazione,definizioni e applicazioni

start

Presentazione

Indice

Introduzione

Definizione

Classificazione

Le onde elettromagnetiche e la Terra

Applicazioni e caratteristiche

La luce visibile

Bibliografia

Definizione

Introduzione

Lo spettro elettromagnetico classifica tutte le possibili frequenze della radiazione elettromagnetica. Fornisce un modo per classificare la vasta gamma di onde elettromagnetiche che si verificano nell’universo, dalle frequenze più basse utilizzate per le comunicazioni radio alle frequenze più alte che ionizzano gli atomi. Comprendere lo spettro elettromagnetico è fondamentale per numerosi progressi tecnologici e fornisce le basi per campi come la tecnologia radio, la medicina, l’astronomia e persino la nostra comprensione della natura fondamentale dell’universo.

+ info

Definizione

+ info

Definizione

Lo spettro elettromagnetico è lo spettro continuo della radiazione elettromagnetica. Copre un'enorme gamma di frequenze, da circa 1 hertz (Hz) nella fascia estremamente bassa a oltre 10-25 Hz nella fascia alta, senza lacune nella gamma di frequenza. La radiazione elettromagnetica si riferisce alle onde del campo elettromagnetico, che si propagano attraverso lo spazio e trasportano energia radiante elettromagnetica. Comprende le onde radio, le microonde, gli infrarossi, la luce visibile, gli ultravioletti, i raggi X e i raggi gamma. La radiazione elettromagnetica mostra un comportamento sia ondulatorio che particellare. Parametri come frequenza e lunghezza d'onda descrivono il suo comportamento ondulatorio. Ma è anche un flusso di fotoni , ciascuno dei quali trasporta una quantità discreta di energia proporzionale alla sua frequenza.

Che cos'è?

Classificazione

Classi di radiazione elettromagnetica

Onde radio

Ecco le principali classi di radiazioni elettromagnetiche, elencate dalla frequenza più bassa a quella più alta:

Microonde

Radiazione infrarossa

Luce visibile

Radiazioni ultraviolette

Raggi X

Raggi gamma

Focus

Classificazione

Applicazioni e caratteristiche

Luce visibile

La luce visibile

Isaac Newton, nel suo libro "Opticks" pubblicato nel 1671, coniò il termine "spettro" per descrivere l'arcobaleno prodotto dalla luce solare che passa attraverso un prisma. La luce solare è una forma di luce bianca, risultante dalla combinazione di tutte le lunghezze d'onda della luce. Newton osservò i colori rosso, arancione, giallo, verde, blu e viola, ma aggiunse l'indaco come settimo colore per collegare i colori ai sette giorni della settimana, alle lune e ai pianeti conosciuti al tempo, oltre alle note della scala musicale. Questo portò alla popolare acronimo "ROYGBIV" per ricordare i colori dello spettro: rosso, arancione, giallo, verde, blu, indaco e viola. Tuttavia, la scienza moderna ha ridimensionato l'importanza dell'indaco, poiché l'occhio umano non è facilmente in grado di distinguere tra blu e viola, eliminando così l'indaco dallo spettro visibile. Inoltre, la moderna comprensione delle lunghezze d'onda e dei colori ha introdotto distinzioni più precise, come il blu intenso e l'azzurro, che non erano considerati distinti nel sistema di Newton.

Viola: Lunghezze d'onda comprese approssimativamente tra 380 e 450 nm.Blu:Lunghezze d'onda comprese approssimativamente tra 450 e 495 nm. Verde: Lunghezze d'onda comprese approssimativamente tra 495 e 570 nm. Giallo: Lunghezze d'onda comprese approssimativamente tra 570 e 590 nm. Arancione: Lunghezze d'onda comprese approssimativamente tra 590 e 620 nm. Rosso: Lunghezze d'onda comprese approssimativamente tra 620 e 750 nm.

gli animali

Le onde elettromagnetiche

Le onde elettromagnetiche e la terra

Il nostro Sole è una sorgente di energia che emette radiazioni elettromagnetiche su tutta la gamma dello spettro. Questa radiazione solare interagisce costantemente con la nostra atmosfera terrestre. Tuttavia, la nostra atmosfera agisce come uno scudo protettivo, difendendoci dall'esposizione a una serie di onde di energia superiore che potrebbero risultare nocive per la vita. I raggi gamma, i raggi X e alcune onde ultraviolette sono classificati come "ionizzanti", il che significa che possiedono un'energia così elevata da poter strappare gli elettroni dagli atomi. L'esposizione a queste onde ad alta energia può causare alterazioni negli atomi e nelle molecole, provocando danni alle cellule della materia organica. Tali cambiamenti cellulari possono talvolta risultare benefici, come ad esempio nell'uso delle radiazioni per distruggere cellule tumorali, ma altre volte possono essere dannosi, come nel caso delle ustioni solari.

Biblioografia

Bibliografia

https://www.britannica.com/science/electromagnetic-spectrum

https://www.khanacademy.org/science/physics/light-waves/introduction-to-light-waves/a/light-and-the-electromagnetic-spectrum

https://www.chimica-online.it/fisica/spettro-elettromagnetico-visibile.htm

https://r.search.yahoo.com/_ylt=AwrkEIMsWQRm_3oJBQzc5olQ;_ylu=Y29sbwNpcjIEcG9zAzQEdnRpZAMEc2VjA3Ny/RV=2/RE=1711589805/RO=10/RU=https%3a%2f%2fwww.andreaminini.org%2ffisica%2felettromagnetismo%2fspettro-elettromagnetico/RK=2/RS=iSgQ4dKU6zREp4LTXuGmkotJCXg-

https://r.search.yahoo.com/_ylt=AwrkEIMsWQRm_3oJBwzc5olQ;_ylu=Y29sbwNpcjIEcG9zAzUEdnRpZAMEc2VjA3Ny/RV=2/RE=1711589805/RO=10/RU=https%3a%2f%2fwww.studysmarter.it%2fspiegazioni%2ffisica%2fonde%2fspettro-elettromagnetico%2f/RK=2/RS=3JCgUNrV0VKs0kZ9s2n5F3Ojb9c-

https://www.passioneastronomia.it/lo-spettro-elettromagnetico-spiegato-facile/

Lo spettro elettromagnetico

Fine

Grazie per l'attenzione!

Lavoro di Giovanna Coppola

Le finestre atmosferiche

La radiazione elettromagnetica interagisce con l'atmosfera terrestre principalmente attraverso il processo di riflessione o assorbimento da parte di gas atmosferici come il vapore acqueo, l'anidride carbonica e l'ozono. Tuttavia, alcune porzioni dello spettro elettromagnetico, come la luce visibile, riescono a passare attraverso l'atmosfera, creando ciò che viene chiamato "finestre atmosferiche". In particolare, le microonde possono penetrare anche attraverso le nuvole, rendendole ideali per la trasmissione di segnali di comunicazione satellitare.

Nonostante il ruolo essenziale nell'assicurare la vita sulla Terra, l'atmosfera rappresenta una sfida per lo studio delle sorgenti di radiazioni ad alta energia nello spazio. Gli strumenti di osservazione devono essere posizionati al di sopra dell'atmosfera per rilevare le sorgenti di luce ad alta energia.

Radiazioni infrarosse

Le radiazioni infrarosse sono una forma di radiazione elettromagnetica con lunghezze d'onda più lunghe rispetto alla luce visibile, ma più brevi rispetto alle microonde. Queste onde si trovano nello spettro elettromagnetico tra le microonde e la luce visibile, con lunghezze d'onda comprese approssimativamente tra 0,75 e 1000 micrometri. Le radiazioni infrarosse sono emesse da tutti gli oggetti con una temperatura superiore allo zero assoluto (-273,15°C) e rappresentano l'energia termica o il calore emesso da tali oggetti. Questa radiazione è invisibile all'occhio umano, ma può essere rilevata e misurata da sensori e dispositivi appositi. Le radiazioni infrarosse hanno numerose applicazioni pratiche: 1. Riscaldamento: Sistemi di riscaldamento a infrarossi vengono utilizzati per riscaldare ambienti interni ed esterni in modo efficiente ed economico. 2. Imaging termico: Le telecamere termiche sfruttano le radiazioni infrarosse per creare immagini basate sul calore emesso dagli oggetti, consentendo di visualizzare variazioni di temperatura e individuare anomalie. 3. Telecomunicazioni: Le radiazioni infrarosse sono utilizzate nei telecomandi per dispositivi elettronici come televisori, lettori DVD e condizionatori d'aria. 4. Industria: Le radiazioni infrarosse vengono impiegate in processi industriali come il riscaldamento e la saldatura di materiali. 5. Medicina: Le termocamere e altri dispositivi a infrarossi vengono utilizzati in medicina per diagnosticare problemi di salute, monitorare la temperatura corporea e altro ancora. Le radiazioni infrarosse sono quindi fondamentali in molte applicazioni quotidiane e industriali, consentendo di sfruttare il calore emesso dagli oggetti per una vasta gamma di scopi utili.

Colori che solo gli animali possono vedere

Gli esseri umani non possono percepire la luce ultravioletta o infrarossa, ma molti animali hanno capacità visive che superano quelle umane. Ad esempio, le api e altri insetti possono vedere la luce ultravioletta, utile per individuare i fiori. Gli uccelli possono percepire sia la luce ultravioletta che quella infrarossa, mentre gli esseri umani vedono meglio nella gamma rossa. Contrariamente alla credenza popolare, i pesci rossi non possono vedere la luce infrarossa, ma possono percepire la luce ultravioletta. Queste differenze nella percezione visiva evidenziano la diversità sensoriale nel regno animale.

Onde radio

Le onde radio sono un tipo di radiazione elettromagnetica caratterizzate da lunghezze d'onda estese che vanno da pochi millimetri a chilometri. Queste onde sono utilizzate in una vasta gamma di applicazioni, tra cui telecomunicazioni, trasmissione radiofonica, radiodiffusione televisiva, radar, navigazione e molti altri campi. Le onde radio possono essere generate da trasmettitori elettronici che producono oscillazioni elettriche in un'antenna. Queste oscillazioni generano campi elettrici e magnetici che si propagano nello spazio sotto forma di onde radio. Una volta ricevute da un'antenna ricevente, le onde radio possono essere convertite nuovamente in segnali elettrici utilizzabili per varie applicazioni. Una caratteristica importante delle onde radio è la loro capacità di penetrare attraverso materiali solidi e attraversare l'atmosfera terrestre senza subire significative perdite di energia. Questa proprietà le rende ideali per la comunicazione wireless a lunga distanza e per applicazioni radar. Inoltre, le onde radio sono suddivise in diverse bande di frequenza, ognuna delle quali ha caratteristiche e applicazioni specifiche. Ad esempio, le onde AM (modulazione di ampiezza) e FM (modulazione di frequenza) sono utilizzate per trasmettere segnali radiofonici, mentre le microonde vengono utilizzate per telecomunicazioni a lunga distanza e per applicazioni radar e satellitari. In sintesi, le onde radio costituiscono un componente essenziale delle moderne tecnologie di comunicazione e sono ampiamente impiegate in numerosi settori della vita quotidiana e dell'industria.

Radiazioni ultraviolette

Le radiazioni ultraviolette possono essere suddivise in tre categorie in base alla loro lunghezza d'onda: UV-A (320-400 nm): È la forma di UV con lunghezze d'onda più lunghe e meno energetica. Tuttavia, può ancora penetrare nell'atmosfera terrestre e ha effetti sulla pelle e sugli occhi umani. UV-B (280-320 nm): È la forma di UV intermedia, con una maggiore energia rispetto all'UV-A. È responsabile di scottature solari, danni alla pelle e può causare danni al DNA cellulare, contribuendo al rischio di cancro della pelle. UV-C (100-280 nm): È la forma di UV con lunghezze d'onda più corte e maggiore energia. La maggior parte delle radiazioni UV-C è assorbita dall'ozono e dall'ossigeno nell'atmosfera, impedendo che raggiungano la superficie terrestre. Viene ampiamente utilizzata per la disinfezione dell'acqua, dell'aria e delle superfici. Le radiazioni ultraviolette hanno diverse applicazioni e impatti: Fotobiologia: Le radiazioni UV influenzano la crescita delle piante, la fotosintesi e la produzione di vitamina D negli esseri umani. Medicina: L'UV viene utilizzato in alcune terapie per trattare condizioni della pelle come il psoriasi. Tecnologia: L'UV viene utilizzato nella polimerizzazione dei materiali, nella produzione di chip e nell'industria dell'ottica. Protezione solare: Le creme solari e altri prodotti per la protezione solare sono progettati per proteggere la pelle dai danni causati dalle radiazioni UV. Tuttavia, l'eccessiva esposizione alle radiazioni UV può portare a danni alla pelle, al rischio di cancro della pelle, danni agli occhi e altre problematiche di salute. Pertanto, è importante proteggersi adeguatamente dai raggi UV utilizzando creme solari, occhiali da sole e altri mezzi di protezione.

Microonde

Le microonde sono un tipo di radiazione elettromagnetica con lunghezze d'onda più corte rispetto alle onde radio, ma più lunghe rispetto alla luce visibile. La lunghezza d'onda delle microonde è tipicamente nell'intervallo da circa un millimetro a un metro. Le microonde hanno numerose applicazioni pratiche in vari campi: 1. Comunicazioni: Le microonde vengono utilizzate per trasmettere segnali nelle reti di telecomunicazioni, inclusi i collegamenti satellitari, i sistemi wireless e le comunicazioni a lunga distanza. 2. Cottura: I forni a microonde sfruttano l'energia delle microonde per riscaldare e cuocere rapidamente cibi e bevande. 3. Radar: I sistemi radar utilizzano microonde per rilevare oggetti e misurare la distanza, la velocità e altre caratteristiche degli obiettivi. 4. Imaging medico: Le tecniche di imaging come la tomografia a emissione di positroni (PET) e la risonanza magnetica (MRI) sfruttano le microonde per ottenere immagini dettagliate del corpo umano. 5. Sensore di movimento: I dispositivi di sicurezza e i sistemi di allarme utilizzano microonde per rilevare il movimento e attivare avvisi o azioni. 6. Scienze ambientali: Le microonde vengono utilizzate per misurare le proprietà dell'atmosfera terrestre e monitorare i cambiamenti ambientali. Le microonde sono parte integrante delle moderne tecnologie e trovano applicazione in una vasta gamma di settori, dalla comunicazione alla cucina, dalla medicina alla sicurezza, e molto altro ancora.

Le onde elettromagnetiche

Le onde elettromagnetiche sono un tipo di energia che si propaga attraverso lo spazio sotto forma di campi elettrici e magnetici oscillanti. Queste onde sono generate da cariche elettriche in movimento accelerato, come gli elettroni nei fili conduttori o nei circuiti elettrici, ma anche da fenomeni naturali come la luce del Sole. Le onde elettromagnetiche si propagano attraverso lo spazio senza la necessità di un mezzo materiale, come l'aria o l'acqua, e possono attraversare il vuoto. Esse viaggiano alla velocità della luce e sono caratterizzate da diverse proprietà, tra cui lunghezza d'onda, frequenza e ampiezza.

Oltre ai parametri lunghezza d’onda, periodo, e frequenza ricordiamo che l’energia dell’onda è data dal prodotto della costante di Planck (h) per la frequenza ν (E = h ν).

Raggi X

I raggi X sono una forma di radiazione elettromagnetica con lunghezze d'onda più corte rispetto alla luce ultravioletta, ma più lunghe rispetto ai raggi gamma. Questi raggi hanno lunghezze d'onda nell'intervallo da circa 0,01 a 10 nanometri, corrispondenti a frequenze nell'intervallo da circa 30 petahertz (30×10^15 Hz) a 30 exahertz (30×10^18 Hz). I raggi X sono comunemente utilizzati in campo medico per l'imaging del corpo umano, in particolare per diagnosticare fratture ossee, malattie polmonari, malattie dentali e molti altri disturbi. Questo avviene attraverso una procedura nota come radiografia, nella quale una fonte di raggi X emette una breve raffica di radiazioni attraverso il corpo del paziente. Questi raggi X attraversano il corpo e vengono rilevati da un sensore di immagine, producendo un'immagine del tessuto interno del corpo che può essere visualizzata dai medici per diagnosticare eventuali problemi. Al di fuori del campo medico, i raggi X hanno numerose altre applicazioni: 1. Ingegneria e scienze dei materiali: I raggi X vengono utilizzati per analizzare la struttura cristallina dei materiali e studiare la composizione chimica di vari campioni. 2. Sicurezza e controllo dei bagagli: I raggi X vengono impiegati in aeroporti e altri luoghi di sicurezza per ispezionare il contenuto dei bagagli in cerca di oggetti proibiti o sospetti. 3. Astronomia: Gli astronomi utilizzano i raggi X per studiare oggetti celesti ad alta energia come stelle di neutroni, buchi neri e galassie attive. 4. Industria: I raggi X vengono utilizzati in diversi settori industriali per ispezionare la saldatura, controllare la qualità dei materiali e altro ancora. Nonostante le loro numerose applicazioni utili, è importante utilizzare i raggi X con cautela, poiché l'esposizione prolungata o eccessiva può essere dannosa per la salute umana. È necessario seguire le linee guida di sicurezza appropriate e utilizzare protezioni quando si opera con raggi X.

Raggi gamma

I raggi gamma sono una forma di radiazione elettromagnetica ad altissima energia, con lunghezze d'onda molto più corte rispetto a quelle dei raggi X. In termini di spettro elettromagnetico, i raggi gamma occupano la regione con lunghezze d'onda inferiori a 10 picometri (pm), corrispondenti a frequenze superiori a 30 exahertz (30×10^18 Hz). Questi raggi sono prodotti da processi nucleari ad altissima energia, come la fusione nucleare all'interno delle stelle, le reazioni nucleari artificiali nei laboratori e le transizioni atomiche nei nuclei radioattivi. A causa della loro elevata energia, i raggi gamma possono penetrare profondamente nella materia e hanno capacità ionizzanti estremamente elevate, ovvero possono strappare gli elettroni dagli atomi con cui interagiscono. I raggi gamma hanno numerose applicazioni pratiche: 1. Medicina: Vengono utilizzati in radioterapia per trattare il cancro, distruggendo le cellule tumorali con una dose mirata di radiazioni. 2. Sicurezza: I raggi gamma vengono utilizzati per ispezionare il contenuto di container, camion e bagagli per rilevare materiali radioattivi o esplosivi. 3. Industria: Sono impiegati nel controllo di qualità dei materiali, nella sterilizzazione di prodotti medici e alimentari e nella misurazione del livello di densità di materiali. 4. Scienza: I raggi gamma vengono utilizzati per studiare la struttura nucleare, i processi stellari e le radiazioni cosmiche. 5. Sicurezza nazionale: Sono impiegati nei rilevatori di radiazioni per la sorveglianza delle frontiere, la protezione delle infrastrutture critiche e la difesa contro minacce nucleari. Poiché i raggi gamma possono essere pericolosi per la salute umana se non sono gestiti correttamente, è necessario adottare precauzioni appropriate quando si lavora con questa forma di radiazione, utilizzando materiali di protezione adeguati e seguendo le linee guida di sicurezza appropriate.