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S.S.I.S. Anno Accademico 2001/2002 Laboratorio didattico di fisicaII ‘Le onde elettromegnetiche’ a cura di Roberta Ricca

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2 S.S.I.S. Anno Accademico 2001/2002 Laboratorio didattico di fisicaII ‘Le onde elettromegnetiche’ a cura di Roberta Ricca ricrobe@yahoo.it

3 titolo

4 Introduzione Note storiche : accadde in quel tempo… Note storiche : accadde in quel tempo… Che cosa sono… Che cosa sono… Quando si formano… Quando si formano… Propagazione Propagazione Caratteristiche Caratteristiche Come si misurano Come si misurano Lo spettro Lo spettro Fenomeni ondulatori Fenomeni ondulatori Inquinamento elettromagnetico Inquinamento elettromagnetico Sommario:

5 Introduzione : Ogni oggetto che funziona tramite energia elettrica genera intorno a sé un campo elettromagnetico. Gli oggetti in cui passa corrente producono onde elettromagnetiche. Queste si propagano dall’oggetto in tutte le direzioni… Quindi un oggetto attraversato da corrente produce un campo magnetico e “comunica” questo evento emettendo, in tutte le direzioni… onde elettromagnetiche … onde elettromagnetiche

6 Che cosa sono le onde elettromagnetiche? Le onde elettromagnetiche sono una forma di energia e seppure quasi sempre a noi invisibili, si propagano nello spazio, diffondendosi dalla fonte sotto forma combinata elettrico- magnetica. Possono attraversare l’aria, ed anche il vuoto dello spazio, viaggiando alla velocità della luce (cioè a 300.000 chilometri al secondo, quindi sette volte e mezzo la circonferenza della Terra). Non si possono udire, odorare o toccare, ma possono essere rilevate da apparecchi elettrici. È pure possibile vederne alcune (la luce ad esempio è un tipo di onda elettromagnetica) o percepirne altre (il calore è un altro tipo di onda elettromagnetica). Le onde radio, i raggi X e le microonde sono altri tipi di onde elettromagnetiche.

7 Quando si formano? Laddove esiste un campo elettrico esiste pure un campo magnetico e viceversa. Nel caso di fenomeni dipendenti dal tempo, non è più possibile studiare separatamente il campo elettrico da quello magnetico. A causa di questa inseparabilità si parla di campo elettromagnetico. Quando la corrente oscilla (cioè inverte periodicamente la sua direzione) si produce nelle vicinanze un campo magnetico che oscilla anch’esso e che, a sua volta, induce un altro campo elettrico oscillatorio nelle sue vicinanze e così via. Si crea, in questo modo, una perturbazione fatta di campi elettrici e campi magnetici indotti che si allontana dalla fonte originaria con una velocità uguale a 300.000 km al secondo nel vuoto.Ecco dunque definite le onde elettromagnetiche.Esse sono il risultato di questa perturbazione che si è creata e sono per l’appunto chiamate “onde” perché si muovono nello spazio proprio come le onde del mare… esempio

8 Esempio di sorgente domestica di campi elettromagnetici Campo elettrico Campo magnetico

9 Propagazione delle onde elettromagnetiche In un campo elettromagnetico,il campo elettrico ed il campo magnetico oscillano in direzioni tra loro perpendicolari ed a loro volta perpendicolari alla direzione di propagazione. Ogni qual volta questo accade si parla di onde trasversali. onde trasversali. Quindi le onde elettromagnetiche sono onde trasversali. La loro velocità di propagazione nel vuoto è pari a quella della luce.

10 Tutte le onde hanno le seguenti caratteristiche: AmpiezzaAmpiezza : l'intensità della vibrazione. FrequenzaFrequenza : il numero di onde che passano per un punto in un secondo. Lunghezza d'ondaLunghezza d'onda : la distanza percorsa dall'onda tra due picchi. Le caratteristiche

11 E’ possibile classificare queste radiazioni mediante due diverse unità di misura: il metro oppure l’hertz. Con la prima indicheremo la “lunghezza dell’onda” che abbiamo visto essere la distanza percorsa dall'onda tra due picchi; e con la seconda indicheremo invece la “frequenza”, ossia il numero di onde che passano per un punto in un secondo. Nel loro complesso, le onde elettromagnetiche si distribuiscono lungo uno spettro entro il quale possiamo trovare le “onde radio”, per poi arrivare alle “microonde”, agli “infrarossi”, alla “luce visibile”, agli “ultravioletti”, ai “raggi X” e ai “raggi gamma”. Dunque la “luce visibile” è il risultato dell’emissione di onde elettromagnetiche. frequenze Il motivo per cui vediamo la luce “visibile” e non invece quella “infrarossa” o quella “ultravioletta” è proprio da ricercare nelle differenti “frequenze” delle varie onde elettromagnetiche in questione. Come si misurano ?

12 Le onde elettromagnetiche a seconda della loro frequenza, si distinguono in: Onde radio Microonde Radiazione infrarosse Radiazione visibile Radiazioni ultraviolette Raggi X Raggi Gamma Esempio: la luce rossa Esempio: la luce rossa

13 La luce rossa Per esempio, in questa immagine è rappresentata un'onda elettromagnetica corrispondente al colore rosso. La sua frequenza è di 428 570 GHz (gigahertz), che corrisponde a 428.570 miliardi di cicli al secondo. Se osservi la luce rossa ricevi quindi oltre 400.000.000.000.000 onde al secondo!

14 Lo spettro elettromagnetico.. Proprio come la luce rossa ha una sua frequenza distinta, lo stesso vale per gli altri colori. Arancione, giallo, verde e blu hanno una specifica frequenza e conseguentemente lunghezza d'onda. Mentre possiamo percepire queste onde elettromagnetiche nei rispettivi colori, non possiamo vedere il resto dello spettro elettromagnetico. Buona parte dello spettro elettromagnetico è infatti invisibile ed ha frequenze che spaziano in tutta la sua larghezza. Le frequenze più alte appartengono ai raggi gamma, raggi x ed alla luce ultravioletta. Le radiazioni infrarosse e le onde radio occupano le frequenze più basse dello spettro. La luce visibile, e quindi tutti i colori, occupano una strettisima regione dello spettro. Le radioonde, le stesse delle trasmissioni radio in FM, sono semplicemente onde elettromagnetiche ad una frequenza inferiore, e quindi lunghezza d'onda maggiore, rispetto alla luce visibile. Le onde millimetriche, chiamate anche microonde, possiedono una frequenza leggermente superiore, e quindi lunghezza d'onda minore, rispetto alle onde radio FM.raggi gamma raggi xultraviolettaradiazioni infrarosse

15 Onde radio Occupano la fascia dello spettro a grandi lunghezze d'onda, sono utilizzate per le trasmissioni radiofoniche e televisive. Una stazione radio che emette nella gamma delle onde medie a 1000 kHz produce una radiazione elettromagnetica che ha una lunghezza d'onda di 300 m. Essa aggira facilmente ostacoli di piccole dimensioni come alberi e case. Viene invece bloccata dalle montagne che creano così delle zone d'ombra. Ripetitori radio e tv ricevono i segnali emessi da una antenna trasmittente e li irradiano nello spazio dopo averli amplificati.

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17 Oggi le microonde sono utilizzate in molti modi: trasportano i programmi televisivi fra stazioni distanti circa 40 chilometri e permettono di scambiare segnali con satelliti, scongelano e cuociono i cibi nei sono anche utilizzate dalle apparecchiature Microonde Le microonde invece, bucano la ionosfera e per questa ragione sono utilizzate per le comunicazioni con i satelliti. Si tratta di onde elettromagnetiche esistenti in natura come le onde radio ma con una lunghezza d'onda assai inferiore: da circa 30 centimetri a un millimetro. forni a microonde radar

18 Il RADAR, acronimo di Radio Detecting And Ranging, è uno strumento che permette di esplorare da un unico punto di misura una vasta porzione di atmosfera. Il principio fondamentale del RADAR si basa sulla riflessione delle onde radio. L'apparato, infatti, irradia treni di micro-onde e ne riceve gli echi riflessi dagli ostacoli che le stesse microonde trovano sul loro cammino. Il Radar, quindi, funziona da trasmittente e da ricevente, e, inoltre, misura le distanze in funzione del tempo trascorso fra la trasmissione di un impulso e la ricezione dell'eco determinando infine la direzione dell'ostacolo, detto in gergo bersaglio. Il radar Nato durante la Seconda Guerra Mondiale per scopi militari al fine di monitorare la presenza e lo spostamento di aerei e navi, a partire dagli '50 e '60 si iniziò ad impiegarlo anche in campo meteorologico.

19 Il forno a microonde Le microonde fanno parte dello spettro elettromagnetico e la loro frequenza si colloca tra quella delle onde all'infrarosso e quelle radio e televisive. Gli scienziati, durante la seconda guerra mondiale, scoprirono che le microonde usate nei sistemi di communication potevano avere altri impieghi. In questi anni, quella tecnologia primitiva, si è trasformata in un elettrodomestico da cucina moderno e sofisticato. Nell'intercapedine del forno, un magnetron trasforma l'energia elettrica a bassa frequenza in microonde ad alta frequenza e manda questa forma di energia concentrata, tramite una guida d'onda, all'interno dell'alimento. L'energia provoca una vibrazione di 2,5 miliardi di cicli al secondo, prevalentemente delle molecole d'acqua presenti nell'alimento, facendo umentare la temperatura per effetto della loro rotazione. Come funziona? funziona

20 Come per tutti i tipi di cottura, per quella tradizionale come per quella a microonde, si devono seguire le istruzioni riportate sulla confezione e assicurarsi che la cottura degli alimenti sia completa. La profondità a cui le microonde giungono all'interno degli alimenti dipende dalla loro densità: ad esempio penetrano più velocemente in alimenti come il purè di patate, piuttosto che in quelli più densi come le patate intere. A volte gli alimenti cotti a microonde presentano alcune zone più calde e altre più fredde a causa di una distribuzione non omogenea dell'energia, sistemi di diffusione e piatti girevoli posti all'interno del forno favoriscono una distribuzione più uniforme del calore. Come funziona? Cosa succede succede alle vitamine?

21 Cosa succede alle vitamine? Il mantenimento di vitamine nel cibo cotto è spesso maggiore in quello cucinato a microonde piuttosto che con il forno tradizionale poichè, con l'impiego di più energia, i tempi di cottura si accorciano. I sali minerali non vengono distrutti durante il riscaldamento degli alimenti, anche se si possono perdere con l'acqua di cottura o con il sugo della carne: studi condotti su diversi tipi di verdure, cucinate in forni tradizionali e a microonde con tempi differenti, hanno dimostrato che le perdite di sali minerali sono trascurabili e indipendenti dal metodo di cottura. Cucinare con un forno a microonde è sicuro e permette di risparmiare tempo. Il risultato di una ricerca ad alta tecnologia è oggi un diffuso elettrodomestico.

22 Radiazioni infrarosse Gli infrarossi sono in linea di massima tutte quelle onde elettromagnetiche che hanno una lunghezza d’onda compresa tra un millimetro e 700 nanometri (un nanometro è la milionesima parte del millimetro). Gli infrarossi sono un sistema molto diffuso per la trasmissione dei dati, basti pensare al telecomando della televisione o dei cancelli automatici. Utilizzano frequenze piuttosto elevate (intorno ai mille GHz) che sono praticamente molto vicine a quelle della luce, ed è per questo motivo che non attraversano mezzi solidi e sono limitati a trasmissioni su brevi distanze. EffettoEffetto serra

23 Gli infrarossi sono assorbiti dal vapore acqueo. In natura tale caratteristica è evidenziata dal famoso effetto serra. Di notte la terra ed i mari, anche se in maniera diversa, si comportano da superfici riflettenti ed emettono raggi infrarossi in direzione dello spazio Questo fatto porterebbe ad un rapido raffreddamento della superficie terrestre, dato che l'emissione di raggi infrarossi coincide con la perdita di calore. Tali raggi però vengono totalmente assorbiti dal vapore acqueo delle nubi e dall'anidride carbonica presenti nell'atmosfera. Questo effetto protettivo dell'involucro atmosferico è conosciuto per l’appunto come effetto serra, in quanto evita un repentino raffreddamento della superficie terrestre. Poiché le fonti di calore emettono in prevalenza sulle lunghezze d’onda degli infrarossi, è possibile individuare tali sorgenti, anche in totale assenza di luce, se si dispone di un rilevatore agli infrarossi. Pertanto, ecco spiegato perché strumentazioni in grado di “vedere” il calore agli infrarossi sono ampiamente utilizzate in campo militare. Basti pensare alle apparecchiature utilizzate durante la guerra del Golfo. Queste riuscivano a “vedere” i carri armati che si spostavano nella fredda e buia notte del deserto, riuscendo così a colpirli. Per altro, basta disporre di un buon visore agli infrarossi e di un faro che proietta luce infrarossa per poter controllare un ambiente totalmente buio potendolo tenere sotto controllo come se si fosse in pieno giorno.

24 Radiazione visibile La luce visibile, proveniente dal sole o dalle sorgenti artificiali, è una miscela di radiazioni elettromagnetiche di lunghezza compresa fra 400 e 700 nanometri (miliardesimi di metro). Quando la luce giunge sulla superficie di un corpo possono verificarsi due casi: viene assorbita (e si trasforma in energia termica) o si riflette senza cambiamento di frequenza (tranne nel caso della luminescenza).

25 Che cosa è la luce Il colore Lo spettro della luce solare La storia della luce Gli effetti della luce Indice: Indice: luce

26 Che cos’è la luce: La forma di energia usata per illuminare il mondo si chiama luce. La luce, così come altre radiazioni elettromagnetiche, è emessa da oggetti caldi o ricchi di energia.energia E' l'unica parte visibile dello spettro elettromagnetico Vediamo un oggetto quando riflette la luce verso i nostri occhi. La luce si propaga alla velocità di 300.000 km al secondo nel vuoto: nessuna cosa si muove più velocemente. E' costituita da piccoli "pacchetti" di energia chiamati quanti, ma i quanti possono anche essere rappresentati sotto forma di onde.spettro elettromagneticoquantionde

27 La luce è costituita da onde elettromagnetiche, e i diversi colori della luce corrispondono alle diverse lunghezze d'onda. La luce bianca è costituita dai diversi colori dello spettro. Una foglia colpita dalla luce bianca assorbe tutti i colori tranne il verde, che riflette e rimanda ai nostri occhi.onde elettromagnetichespettro I tre colori primari della luce sono il rosso, il verde e il blu. Se si mescolano due colori primari in pari quantità si ottiene un colore secondario. Se si mescolano invece i tre colori primari si ottiene la luce bianca. La combinazione dei colori della luce è noto come processo additivo. I tre colori primari dei pigmenti (materie coloranti come vernici, inchiostri e tinte) sono il magenta, il cyan e il giallo (i colori secondari della luce). Mescolando due colori primari in parte uguali si ottiene un colore secondario, mescolando tutti e tre i colori primari si ha invece il marrone bruciato. I pigmenti, infatti, non si mescolano come le luci colorate: nel caso dei pigmenti il processo di combinazione è di tipo sottrattivo. Il colore:Il colore:Il colore:Il colore: PROCESSO SOTTRATTIVO:

28 rifrazione Per il fenomeno della rifrazione ( ), lo stesso fenomeno che in natura produce l'arcobaleno, i raggi violetti che hanno lunghezza d'onda minore, ovvero frequenza più alta, vengono deviati maggiormente rispetto a quelli rossi, di lunghezza d'onda maggiore e quindi frequenza piu' bassa. Lo spettro della luce solare Lo spettro della luce solare il raggio proietta una striscia di sette colori "spettro della luce solare miscela di luci La luce del sole o quella di una comune lampadina, appare ai nostri occhi come "luce bianca". In realta', se un raggio di luce attraversa un prisma, uscito da esso il raggio proietta una striscia di sette colori, distribuiti sempre nello stesso ordine: rosso, arancione, giallo, verde, azzurro, indaco e violetto. Questa striscia e' denominata "spettro della luce solare", dunque la "luce bianca" è in realtà una "miscela di luci" di diverso colore. L’arcobaleno…clicca

29 In natura è possibile vedere lo spettro dei colori dell'arcobaleno, che si forma dopo una pioggia. I colori sono visibili perchè la luce del sole passa attraverso le piccole gocce di pioggia, che fungono da prismi. Gli arcobaleni compaiono quando il Sole è a un angolo inferiore a 54 gradi sull'orizzonte. Per questo l'arcobaleno si vede di primo mattino o alla sera. L’arcobaleno L’arcobaleno

30 La luce e’ uno dei fenomeni fisici che nel corso degli anni ha ricevuto maggiore attenzione da parte degli studiosi. Secondo Newton i raggi luminosi erano un insieme di piccolissime particelle o corpi luminosi, che si propagavano in linea retta attraverso lo spazio e che rimbalzavano, tornando indietro, quando incontravano un ostacolo. Alla fine del secolo scorso, il fisico inglese Maxwell basandosi sulla coincidenza tra la velocita' delle onde elettromagnetiche e quella delle onde luminose, formulo' la teoria che queste ultime fossero di natura "elettromagnetica". Dobbiamo allo scienziato Albert Einstein la rivoluzione delle teorie fino ad allora esistenti. Una delle sue grandi intuizioni fu quella di considerare la luce come un insieme di "quanti di energia": i fotoni. Questi ultimi si muovono in modo rettilineo nello spazio. Ogni raggio luminoso trasporta nel suo viaggio attraverso lo spazio dell'energia, che viene captata dagli atomi delle varie sostanze e, in parte, trasformata in altri tipi di energia. La storia della luce

31 I nostri occhi possiedono una straordinaria capacita' di adattamento alla luce, sia essa naturale come il sole, sia artificiale come le lampade.. Tale capacita' pero' ha dei limiti e la conoscenza inadeguata dei problemi che una illuminazione sfavorevole dell'ambiente puo' comportare determinano, a volte, l'insorgere di effetti spiacevoli per l'organismo. Per conoscere questi effetti, puo' tornare utile la conoscenza di alcuni aspetti di illuminotecnica quali l' illuminamento, la luminanza, il grado di riflessione e il contrasto. ( suggerimenti) Gli effetti della luce

32 L'illuminamento L'illuminamento e' la quantita' di luce che colpisce una superficie. L'unita' di misura dell'illuminamento viene espressa in candele per metro quadrato o lux (lux=1candela x mq). Non ci si può limitare a misurare la potenza della luce emessa da un impianto, ma bisogna tenere conto anche della luminanza delle superfici che si trovano nel campo visivo dell'operatore. luminanza La luce che i nostri occhi percepiscono e' sostanzialmente luce riflessa o luce emessa da superfici. La luminanza della superficie, quindi, non e' altro che l'intensita' della luce riflessa o emessa dalla superficie stessa verso chi guarda. Questo concetto può essere utilmente applicato alla realtà lavorativa per verificare, ad esempio, l'efficienza dell'impianto di illuminazione di un ufficio. Illuminamento e luminanza

33 A volte, puo' capitare di agire sul telecomando del televisore o sull'apposita manopola del videoterminale per modificare il contrasto dell'immagine. Per contrasto si intende il rapporto di luminanza tra l'oggetto da visualizzare e il suo sfondo. Nelle normali attivita' di lavoro al videoterminale, il contrasto e la luminanza sono i due parametri fondamentali da considerare per una corretta visualizzazione dell'immagine a video. Contrasto

34 Grado di riflessione Il rendimento di un impianto di illuminazione di un locale e' influenzato dal colore e dal grado di riflessione delle pareti, del soffitto, del pavimento e dagli elementi che compongono l'arredamento. riflessione (a) Il grado di riflessione indica il rapporto tra la quantità di luce che investe un oggetto e la quantità di luce che questo oggetto riflette. La riflessione puo' essere diretta o diffusa. ( b) Lo specchio colpito da un raggio di luce produce un raggio riflesso di uguale intensità. (c) Quando invece la luce colpisce un foglio di carta bianca e opaca, si formano raggi di intensità molto minore che si riflettono in tutte le direzioni, dando origine ad un fenomeno di riflessione diffusa. a b c Il grado di riflessione la riflessione… riflessione

35 Un altro fattore da valutare e' la direzione della luce. Per questo e' importante sapere che: Per questo e' importante sapere che: la luce diretta puo' generare fenomeni di abbagliamento la luce troppo intensa e' fastidiosa, la luce troppo attenuata genera affaticamento la luce diffusa puo' apparire gradevole ma riduce i contrasti. direzione della luce.

36 Radiazioni ultraviolette UVA UVB UVC I raggi ultravioletti sono costituiti da radiazioni ettromagnetiche invisibili, con lunghezza d’onda compresa tra i 400 e i 100 nanometri. Al suo interno, la banda dell’ultravioletto è convenzionalmente suddivisa in tre parti: le UVA (onde lunghe) comprese tra 400 e 315nm le UVB (onde medie) comprese tra 315 e 280nm; le UVC (onde corte) comprese tra 280 e 100nm. UVA, UVB, UVC I raggi ultravioletti provenienti dal sole sono in gran parte bloccati dall’ozono dell’atmosfera terrestre che lascia penetrare al suo interno solo i raggi UVA e una percentuale molto bassa di quelli UVB. I raggi UVC invece vengono totalmente assorbiti dall’atmosfera.

37 UVA UVBUVC I raggi UVA risultano positivi per il corpo umano se assunti anche in quantità moderate. Oltre a regalarci una piacevole abbronzatura, servono a prevenire diverse malattie tra cui il rachitismo e la sclerosi multipla. Discorso completamente diverso per i restanti raggi ultravioletti a frequenze superiori quali sono gli UVB e UVC. Questi se non fossero assorbiti dall’atmosfera sarebbero devastanti tanto per la fauna quanto per la flora terrestre. Sull’uomo sarebbero causa (e lo sono laddove è più marcato il problema del “buco dell’ozono”) di tumori della pelle, lesioni agli occhi, indebolimento del sistema immunitario. Tutto questo perché questi tipi di radiazioni sono altamente energetici e possono interagire a livello molecolare con i tessuti organici. Anche sull’ambiente possono essere devastanti andando ad alterare gli ecosistemi acquatici e terrestri. Tali raggi hanno la capacità di inibire il processo di fotosintesi clorofilliana, riducendone la crescita e provocando gravi scompensi a livello di catena alimentare di interi eco sistemi. Raggi: UVA, UVB, UVC Raggi: UVA, UVB, UVC

38 I raggi x I raggi X Radiazione elettromagnetica, estremamente penetrante e caratterizzata da una lunghezza d'onda maggiore di quella della luce, la cui emissione può essere indotta bombardando un campione, in genere di tungsteno, con elettroni accelerati a energie opportune. I raggi X hanno sempre svolto un ruolo primario per la fisica teorica, in particolar modo per lo sviluppo della meccanica quantistica, e ha fornito ai fisici le prove sperimentali necessarie per confermare le principali teorie atomiche.Recenti applicazioni dei raggi X stanno acquisendo sempre maggiore importanza nella ricerca. I raggi X svolgono un ruolo di fondamentale importanza anche nell'industria, in particolare nella ricerca industriale, e nella fase di collaudo di diversi prodotti o per valutare la qualità o la autenticità di prodotti industriali e di pietre preziose. I raggi X a bassa energia trovano applicazione nelle fasi preliminari dei restauri di opere d'arte e di reperti archeologici. In medicina i raggi X trovano numerose applicazioni, ad esempio la radiografia, la radioscopia o il trattamento di diversi tipi di tumori. Note storiche

39 I raggi X vennero scoperti accidentalmente nel 1895 dal fisico tedesco Wilhelm Conrad Röntgen. Durante lo svolgimento di alcuni esperimenti, rilevò la presenza di una radiazione invisibile, ancora più penetrante della radiazione ultravioletta. Chiamò tali raggi invisibili "raggi X" alludendo alla loro natura ignota. Successivamente i raggi X vennero spesso indicati anche col nome di raggi Röntgen, in onore del loro scopritore.Wilhelm Conrad Röntgen Note storiche Roentgen fece una radiografia delle mani della moglie. Le ossa risaltavano perchè impedivano ai raggi di impressionare la lastra posta sotto.

40 I raggi gamma Quando si parla di onde elettromagnetiche di lunghezza d’onda inferiore ai 0,1 nanometri si parla di raggi gamma. Questi sono i raggi che portano le energie più elevate. Sono devastanti per gli esseri viventi. Fortunatamente, l’atmosfera terrestre li blocca e gli impedisce di accedere al suo interno. I Raggi X e quelli gamma sono abbondantissimi nello spazio ed è per questo che là, senza speciali protezioni, non può sopravvivere alcuna forma di vita.

41 Lo spettro

42 Regione dello spettro Lunghezza d'onda (Angstroms) Lunghezza d'onda (centimetri ) Frequenza (Hz) Energia (eV) Radio > 10 9 > 10< 3 x 10 9 < 10 -5 Microonde 10 9 - 10 6 10 - 0.013 x 10 9 - 3 x 10 12 10 -5 - 0.01 Infrarosso 10 6 - 70000.01 - 7 x 10 -5 3 x 10 12 - 4.3 x 10 14 0.01 - 2 Visibile 7000 - 4000 7 x 10 -5 - 4 x 10 -5 4.3 x 10 14 - 7.5 x 10 14 2 - 3 Ultravioletto4000 - 104 x 10 -5 - 10 -7 7.5 x 10 14 - 3 x 10 17 3 - 10 3 Raggi X 10 - 0.110 -7 - 10 -9 3 x 10 17 - 3 x 10 19 10 3 - 10 5 Raggi Gamma < 0.1 < 10 -9 > 3 x 10 19 > 10 5 Le regioni dello spettro elettromagnetico

43 Se vuoi sapere di più su… Ponti radio TelevisioneCellulariAntenne

44 Data un'onda che si propaga con una certa velocità attraverso un materiale, se si aumenta la frequenza dell'onda, la distanza tra i picchi diminuisce (cioè diminuisce la lunghezza d'onda). In termini matematici: velocità dell'onda = frequenza x lunghezza d'onda,perciò, a velocità costante, frequenza e lunghezza d'onda sono inversamente proporzionali. interferenza Una delle proprietà più interessanti delle onde è che quando due onde passano l'una attraverso l'altra, i loro effetti si sommano. Allora si parla di interferenza. diffrazione Altro fenomeno a cui anche la luce è soggetta è la diffrazione, che consiste nella deviazione dei raggi luminosi quando sfiorano i bordi di un oggetto. Quando i raggi luminosi attraversano un forellino, si curvano all'esterno dei bordi e si disperdono.Il fenomeno, chiamato diffrazione, si verifica nelle onde di tutti i tipi. Fenomeni ondulatori interferenzadiffrazione

45 La luce si piega (viene rifratta) quando passa dall'aria all'acqua e ad altri materiali trasparenti La rifrazione è una proprietà di tutte le forme di energia che si propagano per onde, compresa la luce. Le onde della luce viaggiano solitamente in linea retta, ma, passando da un materiale trasparente a un altro, vengono rifratte, cioè deviate. È un fenomeno dovuto alla diversa velocità della luce in mezzi diversi: il passaggio da un mezzo a bassa densità come l'aria a un mezzo a densità elevata come l'acqua ne riduce la velocità e ne causa la deviazione (eccetto nel caso in cui entri perpendicolarmente alla superficie del mezzo).energialuce La rifrazione

46 I raggi di luce e ogni altra forma di energia che viaggia sotto forma di onde, come ad esempio il suono, possono essere riflessi. La riflessione si verifica quando la luce incontra una superficie lucida, per esempio uno specchio. Il raggio che proviene dall'oggetto, (chiamato raggio incidente), e il raggio che ritorna dalla superficie lucida (chiamato raggio riflesso), formano angoli uguali con la superficie riflettente. energiaondesuonoenergiaondesuono La riflessione

47 La diffrazione Per comprendere meglio di cosa stiamo parlando basta immaginare una macchina che corre su una strada dritta. Sul suo cammino incontra un ostacolo; cosa fa? Naturalmente lo aggira.La stessa cosa fa la luce quando le si pone di fronte un oggetto.Essa devia dalla direzione in cui si sta muovendo e si sparpaglia in altre direzioni. A causa di questo fenomeno il contorno delle ombre non è mai netto. La diffrazione diventa particolarmente intensa quando l'apertura attraverso cui si insidia l'onda è piccola rispetto alla sua lunghezza d'onda.Rappresentiamo l'onda (vedi Figura 1). Fig.1

48 … Figura 2: Diffrazione attraverso doppia fenditura. Una lente focalizzatrice concentra la luce, proveniente da una lampada, verso una sottile fenditura. La luce, che ne esce divergente, viene resa parallela da una seconda lente e viene fatta passare attraverso una doppia fenditura. Sullo schermo appare la sua immagine diffratta.

49 Inquinamento elettromagnetico Che cosa è ? Quanto è pericolosa un onda ? Campi a frequenze basse La legge italiana L’utilizzo dei cellulari Check list delle fonti Tabella di alcuni elettrodomestici

50 Che cos'è l'inquinamento elettromagnetico? Inquinamento elettromagnetico (elettrosmog) è un termine comune per descrivere qualsiasi fenomeno associato all'inquinamento artificiale da campi elettrici o magnetici. Ogni dispositivo elettrico o elettronico può causare dei rischi da onde elettromagnetiche. Tutti i motori, le apparecchiature elettriche, i trasmettitori AM o FM, i forni, le macchine da produzione, le stazioni di trasmissione TV o cellulari, possono generare campi elettrici e magnetici potenzialmente pericolosi. Considerazione sui rischi: Ognuno di noi, in qualsiasi luogo si trovi, può essere esposto a campi elettromagnetici che possono rivelarsi pericolosi per la salute. Sia i comitati internazionali (IEC, CENELEC) che diverse organizzazioni pubbliche e private sono all'opera per definire degli standard per limitare l'esposizione massima sul corpo umano. Luoghi dove può esserci inquinamento elettromagnetico

51 Tutti i sistemi di distribuzione dell'energia elettrica (quali le linee ad alta tensione) generano campi elettrici e magnetici a frequenza industriale. Molte macchine poste in produzione (forni industriali, essicatoi, macchine per la saldatura, fornaci, ecc.) usano la radiofrequenza per operare e sono quindi possibili fonti di campi elettromagnetici, potenzialmente pericolosi per la nostra salute Oggi le stazioni di trasmissione AM/FM, TV e telecomunicazioni coprono l'intero territorio nazionale. E' necessario che i trasmettitori fissi ad alta potenza vengano opportunamente posizionati o pretetti, al fine di minimizzare l'esposizione agli abitanti ed ai tecnici di assistenza e manutenzione.

52 Per quanto riguarda i campi elettromagnetici a frequenze estremamente basse (ELF), i risultati di alcune indagini evidenziano una possibile associazione tra la residenza nei pressi di grandi elettrodotti e l’insorgere di gravi patologie. Leucemie nei bambini sotto i 12-14 anni; tumori al sistema nervoso centrale e alla mammella nei lavoratori esposti e linfomi maligni nell’uomo e nel cane. All’Istituto di Ricerca sulle Onde Elettromagnetiche (IROE) del CNR a Firenze, Daniele Andreuccetti è responsabile di una linea di ricerca sulla pericolosità dei campi elettromagnetici. I risultati dell’attività condotta negli ultimi anni dall’istituto, evidenziano che non si può obiettivamente sostenere che i CEM costituiscano un fattore di rischio in relazione ai tumori.La positiva associazione tra esposizione a tali campi e alcuni tipi di tumore appare di modesta entità e non è sufficiente a stabilire un nesso causale tra esposizione ed effetto patogeno. L’attendibilità degli studi pidemiologici, infatti, è spesso limitata da diversi fattori: bassa significatività satistica, disaccordo sull’interpretazione dei risultati e assenza di adeguate conferme sperimentali. Non mancano, inoltre, risultati discordanti tra indagini simili e lavori con risultati completamente negativi.Finora gli studi di laboratorio non hanno dimostrato un’azione diretta dei campi ELF sul materiale genetico della cellula. E’ molto probabile, tuttavia, che siano responsabili di un’azione indiretta, ossia di promozione dell’evento cancerogeno. Campi a frequenze basse

53 Invisibile, impalpabile, si diffonde e penetra dappertutto. Generata sia dalle linee di conduzione e dagli impianti di trasformazione dell’energia elettrica, sia dai sistemi di telecomunicazione, da diversi anni sta suscitando grande preoccupazione e diffidenza nell’opinione pubblica che guarda con timore alla giungla di antenne e ripetitori che affolla i tetti delle nostre case. Ad aggravare le preoccupazioni ha contribuito la diffusione dei risultati emersi da diversi studi epidemiologici effettuati in proposito dall’inizio degli anni ’80. Prima di affrontare l’argomento occorre fare una premessa. I campi elettromagnetici (CEM) in questione sono sostanzialmente di due tipi: quelli che hanno una bassissima frequenza di funzionamento (50Hz) e rientrano nella banda delle Frequenze Estremamente Basse (in inglese, ELF) comprese tra i 30 e i 300 Hz; sono tutti i campi generati dagli elettrodotti e dagli impianti industriali e domestici per il trattamento (centrali e cabine di trasformazione) e utilizzo (elettrodomestici) dell’energia elettrica. Il secondo tipo comprende i campi elettromagnetici con frequenze comprese fra 100 kHz e 300 GHz (*): radiofrequenze e microonde. Quanto è pericolosa l’onda elettromagnetica?

54 L’Italia è una delle poche nazioni ad avere una legge che prescrive un livello massimo ammissibile per le esposizioni al campo magnetico a bassa frequenza (DPCM 23/04/92): il valore previsto, 100 µT, è molto cautelativo rispetto agli effetti accertati; d’altra parte gli studi epidemiologici, che sostengono una possibile correlazione tra esposizione cronica e insorgenza di gravi malattie, suggeriscono una soglia di attenzione notevolmente più bassa (0,2 µT). La legge italiana… Questa enorme divergenza di valori complica la gestione del problema. Il campo magnetico generato da un elettrodotto, ad esempio, è abbondantemente al di sotto degli standard di sicurezza, ma molto al di sopra della soglia di attenzione epidemiologica e resta tale anche a considerevole distanza dalla linea. Interrare i cavi, contrariamente a quanto si possa pensare, non solo comporta grossi problemi sia dal punto di vista economico che di impatto ambientale, ma genera, nel punto dell’interramento, un campo magnetico quasi doppio rispetto a quello prodotto dagli elettrodotti aerei.Nelle immediate vicinanze di un elettrodomestico, ad esempio a 10 cm da un asciugacapelli elettrico, sono superati entrambi i limiti! Ci sono abbastanza motivi per alimentare le preoccupazioni della popolazione. L’auspicio è che al più presto una nuova normativa si occupi della revisione dei limiti di esposizione e delle distanze di sicurezza.

55 L'utilizzo dei cellulari Un telefono cellulare trasmette onde elettromagnetiche della frequenza di 900 milioni di hertz; quando accostiamo l’apparecchio alla tempia si stima che il 30-50% dell’energia irraggiata venga assorbita dalla testa dell’utente e dissipata in forma di calore; a questa frequenza l’innalzamento della temperatura è prevalente nei primi centimetri dei tessuti corporei. Secondo Paolo Vecchia, del Laboratorio di fisica dell’Istituto Superiore di Sanità, l’entità dell’assorbimento è tale da non dare luogo ad aumenti significativi della temperatura in quanto, nei tessuti molto vascolarizzati come quelli del cervello, è particolarmente efficiente la rimozione del calore da parte del sangue. Rimane, comunque, il sospetto che l’esposizione cronica, cioè protratta nel tempo, ai CEM ad alta frequenza possa risultare cancerogena. Ma su questo fronte gli studi sono ancora scarsi e fino ad oggi non è stato dimostrato alcun effetto sulla salute legato all’uso dei cellulari, fatta eccezione per l’influenza sul funzionamento di alcuni pace-maker. E’ prudente, in questi casi, adottare misure preventive. Ne sono convinti anche i costruttori e i distributori di sistemi di telecomunicazione radiomobile che si stanno impegnando a ricercare soluzioni tecniche per limitare le esposizioni. Nel frattempo occorre rispettare un’adeguata distanza dai ripetitori televisivi e, soprattutto, non installare antenne o stazioni radio per cellulari (che nella sola città di Milano sono già più di 350) in prossimità di asili, scuole, ospedali e case di riposo. A questo scopo, lo scorso 3 novembre è stato pubblicato sulla Gazzetta Ufficiale il decreto che fissa i valori limite di esposizione della popolazione ai CEM derivanti dal funzionamento di antenne, ripetitori, telefonini e radar.

56 · Trasformatori, quadri elettrici, apparecchi, al di la dei muri di locali confinanti · Il quadro degli interruttori e/o contatori · I cavi elettrici nell'abitazione (prese e collegamenti sono messi a terra correttamente ?) · Il sistema di tubazioni (vi sono dei fili elettrici messi a terra sui tubi di acqua o di gas?) · TERMOCOPERTE · FORNO A MICROONDE (anche a 50 Hz) Check list delle fonti: in casa · Forno elettrico · TELEVISIONE - MONITOR del PC (in particolare dai lati e dal retro) · Impianto stereo, Videoregistratore · TRASFORMATORI esterni ed interni (tutti gli apparecchi elettronici ne hanno uno) · Lo scaldabagno elettrico · Lampade alogene · Radio sveglie, apparecchi e grovigli di fili nella zona vicino il letto · Variatori di luminosità (dimmer)

57 In ufficio: · Cavi di elettrodotto (vicini a zone di lunga permanenza ?) · Trasformatori e cabine di alimentazione (come sopra ?) · Trasformatori dell'edificio (vicini alla tua zona di lavoro?) · Quadri di comando dell'edificio (come sopra ?) · I cavi di collegamento elettrico (come sopra ?) · Il sistema di tubazioni (vi sono dei fili elettrici messi a terra sui tubi di acqua o di gas?) · Apparecchi elettrici · Apparecchi di riscaldamento e di raffreddamento · Computer, fotocopiatrici e stampanti Fonti esterne:

58 A ridosso10 cm20cm30cm Asciugacapelli 40÷1004051,5 Aspiratore 2÷2352073 Frullatore 50÷230143,51,5 Ventilatore 30÷502,90,40,15 Lampada ad incandescenza 603,80,850,27 Radio registratore 0,3÷15 2 0,80,4 Coperta elettrica 0,4÷2,30,250,180,13 Televisore 14" 2÷72,510,5 Rasoio 50÷13002051,7 Lavatrice 0,1÷27,512,6107,2 Lavastoviglie 0,3÷3,40,20,110,1 Frigorifero 0,5÷1,71,510,25 Elettrodomestici

59 interferenza

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