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Radioon
de
AM
FM
T.V
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Visibile
Infrarosso
Ultraviletto
Lun
ghezza d'onda, m
I pezzettini di sughero, la superficie dell’acqua, costituiscono un sistema meccanico in equilibrio.
Immaginiamo di avere una vasca piena di acqua in cui galleggiano dei pezzettini di sughero.
La superficie dell’acqua sia perfettamente in quiete; i pezzettini di sughero sono fermi.
Che cosa possiamo osservare ?
Un’onda 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 cadutaLa perturbazione provoca l’oscillazione (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; l’oscillazione 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 l’equilibrio meccanico del sistema
La perturbazione (meccanica) può essere studiata attraverso l’analisi della posizione o della forza di richiamo (grandezze meccaniche) dei pezzetti di sughero rispetto al pelo dell’acqua all’equilibrio
La velocità di propagazione della perturbazione e l’ampiezza di oscillazione dei pezzetti di sughero dipendono dalla massa e dall’altezza da cui cade il sassolino e dalla viscosità dell’acqua (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 dell’acqua) possiamo mantenere in oscillazione tutti i pezzettini di sughero contemporaneamente.
r, t
Se fotografiamo la quota (rispetto al pelo dell’acqua 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 anchelegate 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 dell’interruttore altero questo stato perché la stanza si illumina
Il filamento delle lampadina diventa incandescente, la lampadina diventa una sorgente luminosa. E’ l’analogo 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 3.108 m/sec e si indica con c.
La lampadina emette “luce” perché la corrente che circola nelfilamento eccita lo stato energetico degli elettroni. Decadendo(con frequenze1015Hz), perdono l’energia 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 dall’indice 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 dell’oscillazione. È legata all’intensità della luce proporzionale al quadrato di A
= frequenza angolare. È legata alla frequenza di oscillazionedegli atomi della sorgente e determina il colore della radiazione
k = 2/ si chiama numero d’onda. È legato alla velocità di propagazione in un mezzo
L’espressione E(x,t) =A cos (wt –kx)
rappresenta un’onda monocromatica polarizzata linearmente
Contiene una sola frequenza
Si propaga nella direzione x
Oscilla in un piano perpendicolare all’asse x
Onda monocromatica
A
x
E(x)