I pezzettini di sughero, la superficie dellacqua, costituiscono un sistema meccanico in equilibrio. Immaginiamo di avere una vasca piena di acqua in cui galleggiano dei pezzettini di sughero. La superficie dellacqua sia perfettamente in quiete; i pezzettini di sughero sono fermi.

Che cosa possiamo osservare ? Unonda si espande dal punto di caduta del sasso. I pezzettini di sughero cominciano ad oscillare su e giù in direzione perpendicolare alla superficie dello stagno. Facciamo cadere un sassolino in un certo punto della vasca.

Analizziamo che cosa è successo La caduta del sasso (sorgente) ha prodotto una perturbazione meccanica che nasce nel punto di caduta La perturbazione provoca loscillazione (in direzione verticale) dei pezzetti di sughero La perturbazione nata nel punto di caduta è sentita prima dai pezzetti di pezzetto più vicino e poi dagli altri. La perturbazione si propaga (nel mezzo acqua) in direzione radiale; loscillazione avviene in direzione perpendicolare alla direzione di propagazione Si dice che è una perturbazione trasversale

Il sasso (che ha una massa; proprietà meccanica) cadendo altera lequilibrio meccanico del sistema La perturbazione (meccanica) può essere studiata attraverso lanalisi della posizione o della forza di richiamo (grandezze meccaniche) dei pezzetti di sughero rispetto al pelo dellacqua allequilibrio La velocità di propagazione della perturbazione e lampiezza di oscillazione dei pezzetti di sughero dipendono dalla massa e dallaltezza da cui cade il sassolino e dalla viscosità dellacqua (caratteristiche meccaniche)

In sintesi - Esiste la sorgente meccanica della perturbazione (la pietra che cade) - La perturbazione si propaga in mezzo che ha certe proprietà meccaniche (viscosità, elasticità) - La perturbazione viene rivelata attraverso una proprietà meccanica (posizione del pezzetto di sughero o forza di richiamo)

Se continuiamo a far cadere sassolini con una cadenza opportuna (che dipende dalle viscosità dellacqua) possiamo mantenere in oscillazione tutti i pezzettini di sughero contemporaneamente. Se fotografiamo la quota (rispetto al pelo dellacqua in equilibrio) dei vari pezzetti di sughero ad un certo istante y=y(r) e la quota di uno stesso pezzetto di sughero ad istanti successivi y=y(t), si osserva che le posizione fotografate stanno su una curva ben definita di tipo sinusoidale

La propagazione della perturbazione meccanica può essere studiata attraverso un modello matematico che si dice modello matematico ondulatorio o onda Questo modello è comune ad altri tipi di perturbazioni anche legate a altre proprietà dei sistemi fisici La luce può essere trattata come è una perturbazione di natura elettromagnetica, la cui propagazione può essere studiata secondo un modello ondulatorio traversale

Perché la luce è perturbazione ? Dal punto di vista della luce lo stato di equilibrio è il BUIO Se sono in una stanza al buio, premendo il pulsante dellinterruttore altero questo stato perché la stanza si illumina Il filamento delle lampadina diventa incandescente, la lampadina diventa una sorgente luminosa. E lanalogo del sasso gettato nello stagno

Dalla sorgente la perturbazione luce si irradia in tutta la stanza, come le onde nello stagno La radiazione dalla lampadina si propaga in tutte le direzioni con una velocità che vale m/sec e si indica con c. La lampadina emette luce perché la corrente che circola nel filamento eccita lo stato energetico degli elettroni. Decadendo (con frequenze Hz), perdono lenergia che gli è stata fornita ed emettono la radiazione.

La perturbazione luminosa che è prodotta da cariche elettriche in movimento (elettrone che decade) si può propagare anche nel vuoto Il mezzo in cui si propaga una radiazione luminosa è caratterizzato dallindice di rifrazione legato alle proprietà elettromagnetiche del mezzo: e Il parametro che permette di studiare la propagazione della luce è il CAMPO ELETTRICO che è generato e agisce sulle cariche elettriche

CONCLUSIONE La luce si può rappresentare attraverso una funzione periodica dello spazio e del tempo E(x,t) =A cos ( t –kx) A = ampiezza delloscillazione. È legata allintensità della luce proporzionale al quadrato di A = frequenza angolare. È legata alla frequenza di oscillazione degli atomi della sorgente e determina il colore della radiazione k = 2 / si chiama numero donda. È legato alla velocità di propagazione in un mezzo

Lespressione E(x,t) =A cos (wt –kx) rappresenta unonda monocromatica polarizzata linearmente Contiene una sola frequenza Si propaga nella direzione x Oscilla in un piano perpendicolare allasse x

Onda monocromatica A x E(x)