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Le onde Sono perturbazioni che si propagano nello spazio trasportando energia, senza il trasporto di materia.

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Presentazione sul tema: "Le onde Sono perturbazioni che si propagano nello spazio trasportando energia, senza il trasporto di materia."— Transcript della presentazione:

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2 Le onde Sono perturbazioni che si propagano nello spazio trasportando energia, senza il trasporto di materia.

3 Le onde Avendo una foglia sullacqua, se lanciassimo un sassolino, si creerebbero oscillazioni ma la foglia resterebbe sempre nello stesso punto. Ciò significa che le onde trasportano energia e non materia.

4 Le onde possono essere: MeccanicheElettromagnetiche

5 Le onde meccaniche Si propagano attraverso un mezzo materiale, producendo oscillazioni

6 Le onde elettromagnetiche Sono perturbazioni del campo elettrico e magnetico variabili, si propagano nel vuoto alla velocità della luce.

7 Le onde meccaniche si distinguono in: LongitudinaliTrasversali

8 Le onde longitudinali Le particelle del mezzo oscillano nella stessa direzione di propagazione dellonda

9 Onde trasversali Se le particelle del mezzo oscillano perpendicolarmente alla direzione di propagazione dellonda.

10 Onde periodiche Oscillazioni che si ripetono periodicamente nel tempo

11 Rappresentazione grafica y è la grandezza che oscilla; a è lampiezza ( massimo spostamento di un punto dalla posizione di equilibrio ); ω è la velocità angolare; φ è la fase iniziale ( punto in cui nasce londa e il suo spostamento dallorigine ); λ è la lunghezza donda ( distanza tra due creste o due gole, tra due massimi e due minimi ). y= a cos ( ω t + φ )

12 La frequenza Numero di oscillazioni che compie londa in un secondo, si misura in Herz. Numero di oscillazioni che compie londa in un secondo, si misura in Herz. 100 MHz= le cariche allinterno dellantenna vibrano 100 milioni di volte al secondo 100 MHz= le cariche allinterno dellantenna vibrano 100 milioni di volte al secondo 100 MHz

13 La frequenza c = x c = x C = velocità della luce ( circa Km\s ) = lunghezza d onda = lunghezza d onda = frequenza = frequenza A 100 MHz, è pari a 0,3 metri

14 Che cosa sono le onde elettromagnetiche?

15 Le onde elettromagnetiche sono un susseguirsi di campi elettrici e campi magnetici variabili

16 Che cosè il campo elettrico?

17 Un campo elettrico è quella regione di spazio che viene deformata da una o più cariche ferme Un campo elettrico è quella regione di spazio che viene deformata da una o più cariche ferme

18 Per avere unidea più chiara di campo, ecco un semplice esempio. La sfera grande, che deforma il telo elastico, rappresenta la carica che genera il campo elettrico; quella più piccola è una carica di segno opposto e segue la curvatura del telo muovendosi verso la sfera come se fosse attirata da essa ma in realtà risente soltanto della curvatura del telo Per avere unidea più chiara di campo, ecco un semplice esempio. La sfera grande, che deforma il telo elastico, rappresenta la carica che genera il campo elettrico; quella più piccola è una carica di segno opposto e segue la curvatura del telo muovendosi verso la sfera come se fosse attirata da essa ma in realtà risente soltanto della curvatura del telo

19 Che cosè il campo magnetico?

20 Il campo magnetico è quella regione di spazio che viene deformata da una o più cariche in movimento di moto uniforme

21 Se tali cariche vengono accelerate esse perderanno energia sottoforma di onde elettromagnetiche

22 Linsieme delle onde elettromagnetiche costituisce lo spettro elettromagnetico

23 Spettro elettromagnetico Nella seconda colonna ci sono le finestre atmosferiche che indicano quali radiazioni riescono ad attraversare l atmosfera che circonda la terra. l atmosfera che circonda la terra. Linsieme delle onde elettromagnetiche costituisce lo spettro elettromagnetico. Come si evince dalla figura esso risulta essere costituito da quattro colonne. Nella prima colonna ci sono le sorgenti di radiazione che vanno da un ordine di grandezza maggiore a un ordine di grandezza minore,come ad esempio: acceleratori di particelle, lampade e laser,antenne paraboliche, antenne radio.

24 Spettro elettromagnetico Nella terza colonna ci sono le radiazioni con rispettive lunghezze donda e frequenze,esse vanno da un massimo di 3x10² hertz ad un minimo di 10 hertz. Le prime,ossia i raggi gamma, avendo una piccolissima lunghezza donda vengono dette onde corte, le ultime ossia le onde radio avendo una grande lunghezza donda di 10km vengono dette onde lunghe. Nella quarta colonna ci sono gli oggetti rilevabili come ad esempio:quark,cellula,palla,casa che vanno dal più piccolo al più grande.

25 Spettro elettromagnetico La parola spettro ci richiama alla mente la striscia di colori che Newton ottenne facendo passare la luce solare attraverso un prisma ottenendo così un fascio di luce costituito dal rosso,arancione giallo,verde, indaco e violetto che non sono altro che i colori che vediamo quando sorge larcobaleno,questo fenomeno fu definito dispersione. La parola spettro ci richiama alla mente la striscia di colori che Newton ottenne facendo passare la luce solare attraverso un prisma ottenendo così un fascio di luce costituito dal rosso,arancione giallo,verde, indaco e violetto che non sono altro che i colori che vediamo quando sorge larcobaleno,questo fenomeno fu definito dispersione.

26 Spettro elettromagnetico La luce visibile occupa solo una piccola parte dello spettro elettromagnetico con lunghezza donda compresa tra 400 e 700 nanometri e frequenza compresa tra 4.1x10¹ a 7.5x10¹. Inoltre vi sono altre onde elettromagnetiche che costituiscono lo spettro come le microonde che occupano la parte bassa dello spettro con lunghezza donda compresa tra 1mm e 10cm e frequenza compresa tra 10¹¹ e 10¹º Hertz. La luce visibile occupa solo una piccola parte dello spettro elettromagnetico con lunghezza donda compresa tra 400 e 700 nanometri e frequenza compresa tra 4.1x10¹ a 7.5x10¹. Inoltre vi sono altre onde elettromagnetiche che costituiscono lo spettro come le microonde che occupano la parte bassa dello spettro con lunghezza donda compresa tra 1mm e 10cm e frequenza compresa tra 10¹¹ e 10¹º Hertz.

27 Spettro elettromagnetico Nella parte più bassa dello spettro troviamo le onde radio con lunghezza donda compresa tra 10cm e 10km e frequenza compresa tra 10 9 e 10 hertz. Come possiamo notare dalla figura le onde elettromagnetiche sono generate da sorgenti che hanno dimensioni paragonabili alla lunghezza donda che emette o riceve.

28 Spettro elettromagnetico I raggi gamma sono generati dagli acceleratori di particelle e riescono a rilevare oggetti dello stesso ordine di grandezza come i quark contenuti I raggi gamma sono generati dagli acceleratori di particelle e riescono a rilevare oggetti dello stesso ordine di grandezza come i quark contenuti all interno dei protoni; le onde radio sono generate da antenne paraboliche e antenne radio dalle dimensioni macroscopiche, riescono a rilevare oggetti molto grandi come una casa.

29 Spettro elettromagnetico Quando invece la lunghezza donda è maggiore rispetto alla dimensione delloggetto,londa subisce la diffrazione e non si ha unimmagine chiara delloggetto. Quando invece la lunghezza donda è maggiore rispetto alla dimensione delloggetto,londa subisce la diffrazione e non si ha unimmagine chiara delloggetto.

30 Spettro elettromagnetico Una volta chiarito questo concetto non è difficile comprendere come mai lo spettro sia costituito da zone scure e zone chiare. Le zone chiare sono quelle nelle quali le onde elettromagnetiche attraversano latmosfera,mentre le zone scure sono quelle nelle quali le onde elettromagnetiche non attraversano latmosfera. Come possiamo notare quindi la luce visibile e le onde radio attraversano latmosfera. Una volta chiarito questo concetto non è difficile comprendere come mai lo spettro sia costituito da zone scure e zone chiare. Le zone chiare sono quelle nelle quali le onde elettromagnetiche attraversano latmosfera,mentre le zone scure sono quelle nelle quali le onde elettromagnetiche non attraversano latmosfera. Come possiamo notare quindi la luce visibile e le onde radio attraversano latmosfera.

31 La luce è una forma di radiazione elettromagnetica che consiste in rapidissime oscillazioni del campo elettromagnetico. Essa si propaga in linea retta in tutte le direzioni provocando un trasferimento di energia e non di materia, da ciò deriva la sua natura ondulatoria. La luce è una forma di radiazione elettromagnetica che consiste in rapidissime oscillazioni del campo elettromagnetico. Essa si propaga in linea retta in tutte le direzioni provocando un trasferimento di energia e non di materia, da ciò deriva la sua natura ondulatoria. Spettro elettromagnetico Spettro elettromagnetico

32 Secondo Einstein è necessario supporre che la luce stessa sia composta da singoli pacchetti di energia, i quanti del campo elettromagnetico, che più tardi furono chiamati fotoni. Secondo Einstein è necessario supporre che la luce stessa sia composta da singoli pacchetti di energia, i quanti del campo elettromagnetico, che più tardi furono chiamati fotoni. Spettro elettromagnetico Spettro elettromagnetico Albert Einstein

33 Per tutto il 1700 il modello che ebbe maggior credito fu quello corpuscolare, ma allinizio del 1800 prese il sopravvento il modello ondulatorio. Oggi i due modelli coesistono in quanto insieme a fenomeni ondulatori, ce ne sono altri spiegabili solo pensando che la luce sia formata da corpuscoli. Essendo la luce unonda elettromagnetica essa viaggia ad una velocità di Km/s, che è il massimo valore della velocità raggiunta. Per tutto il 1700 il modello che ebbe maggior credito fu quello corpuscolare, ma allinizio del 1800 prese il sopravvento il modello ondulatorio. Oggi i due modelli coesistono in quanto insieme a fenomeni ondulatori, ce ne sono altri spiegabili solo pensando che la luce sia formata da corpuscoli. Essendo la luce unonda elettromagnetica essa viaggia ad una velocità di Km/s, che è il massimo valore della velocità raggiunta. Spettro elettromagnetico Spettro elettromagnetico

34 Un raggio di luce di un solo colore, che incide sulla faccia di un prisma di vetro a sezione triangolare, subisce due rifrazioni. Una quando passa dallaria al vetro e laltra quando passa dal vetro allaria, dopo aver attraversato il prisma. Un raggio di luce di un solo colore, che incide sulla faccia di un prisma di vetro a sezione triangolare, subisce due rifrazioni. Una quando passa dallaria al vetro e laltra quando passa dal vetro allaria, dopo aver attraversato il prisma. La dispersione

35 Se sul prisma incide un sottile fascio di luce bianca, dallaltra parte emerge un fascio più spesso e colorato. Nellordine si distinguono il rosso, larancione, il giallo, il verde, lindaco e il violetto. Questo fenomeno è noto come dispersione della luce. Se sul prisma incide un sottile fascio di luce bianca, dallaltra parte emerge un fascio più spesso e colorato. Nellordine si distinguono il rosso, larancione, il giallo, il verde, lindaco e il violetto. Questo fenomeno è noto come dispersione della luce. La dispersione

36 La diffrazione Quando un fascio di luce colpisce un ostacolo che ha dimensioni confrontabili o minori della sua lunghezza donda,il fascio di luce aggira lostacolo e colpisce la cosiddetta zona dombra. Se il fascio di luce è di un solo colore e si pone uno scherma al di là della fenditura, su di esso compaiono delle frange chiare e scure alternate. Quando un fascio di luce colpisce un ostacolo che ha dimensioni confrontabili o minori della sua lunghezza donda,il fascio di luce aggira lostacolo e colpisce la cosiddetta zona dombra. Se il fascio di luce è di un solo colore e si pone uno scherma al di là della fenditura, su di esso compaiono delle frange chiare e scure alternate.

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38 Le onde a radio frequenza

39 Onde a radio frequenza Guglielmo Marconi (1874/1937), realizza un sistema pratico ed intelligente di comunicazione a distanza senza limpiego di fili o cavi elettrici.

40 Onde a radio frequenza Marconi inventa, il sistema antenna-terra e finalmente la trasmissione supera lostacolo di una collina; questo esperimento storico celebra la nascitadella radio. Marconi inventa, il sistema antenna-terra e finalmente la trasmissione supera lostacolo di una collina; questo esperimento storico celebra la nascitadella radio.

41 Onde a radio frequenza Marconi riceve il premio Nobel per la fisica nel Marconi riceve il premio Nobel per la fisica nel 1909.

42 Onde a radio frequenza Il giorno dopo la sua morte, le stazioni radio di tutto il mondo interrompono le trasmissioni per due minuti in memoria delluomo le cui invenzioni conquistano il mondo.

43 Onde a radio frequenza Le onde radio sono utilizzate per le trasmissioni radiofoniche e televisive. Le onde radio sono utilizzate per le trasmissioni radiofoniche e televisive.

44 Onde a radio frequenza Esse occupano la fascia bassa dello spettro con lunghezze donda comprese tra (10 km e 10 cm). Esse occupano la fascia bassa dello spettro con lunghezze donda comprese tra (10 km e 10 cm).

45 Onde a radio frequenza Le onde radio possono essere trasmesse a distanza di diverse migliaia di km grazie alla riflessione che esse subiscono da parte degli strati ionizzanti dellatmosfera. Le onde radio possono essere trasmesse a distanza di diverse migliaia di km grazie alla riflessione che esse subiscono da parte degli strati ionizzanti dellatmosfera.

46 Onde a radio frequenza I segnali televisivi viaggiano su onde che hanno frequenze più alte, possono quindi essere captate soltanto dalle antenne che vedono il trasmettitore. I segnali televisivi viaggiano su onde che hanno frequenze più alte, possono quindi essere captate soltanto dalle antenne che vedono il trasmettitore.

47 Onde a radio frequenza Il telefonino, la radio e la televisione fanno uso di onde a radio frequenza. Esse sono uno strumento rapido e versatile per trasportare informazioni a distanza. Il telefonino, la radio e la televisione fanno uso di onde a radio frequenza. Esse sono uno strumento rapido e versatile per trasportare informazioni a distanza.

48 Onde a radio frequenza Per imprimere su unonda elettromagnetica sinusoidale le informazioni contenenti i parole, immagini e suoni occorre modulare londa, cioè modificare la sua ampiezza o la sua frequenza. Per imprimere su unonda elettromagnetica sinusoidale le informazioni contenenti i parole, immagini e suoni occorre modulare londa, cioè modificare la sua ampiezza o la sua frequenza.

49 Onde a radio frequenza Un esempio nel quale occorre la modulazione di ampiezza è: una stazione radio. La quale con la frequenza di un MHz emette continuamente unonda elettromagnetica della stessa frequenza, anche quando la radio ricevente non emette alcun segnale sonoro. Un esempio nel quale occorre la modulazione di ampiezza è: una stazione radio. La quale con la frequenza di un MHz emette continuamente unonda elettromagnetica della stessa frequenza, anche quando la radio ricevente non emette alcun segnale sonoro.

50 Onde a radio frequenza Un esempio nel quale occorre la modulazione di frequenza è: il telefono; Un esempio nel quale occorre la modulazione di frequenza è: il telefono; in quanto se si dovesse assegnare a ogni telefono mobile una frequenza, in Italia esisterebbero solo 1200 telefonini,uno per ciascuna banda, larga 25Hz compresa tra 890 e 920 MHz, cioè lintervallo destinato alla telefonia mobile in quanto se si dovesse assegnare a ogni telefono mobile una frequenza, in Italia esisterebbero solo 1200 telefonini,uno per ciascuna banda, larga 25Hz compresa tra 890 e 920 MHz, cioè lintervallo destinato alla telefonia mobile


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