Energia delle Onde Elettromagnetiche

La densità volumica media dell'energia trasportata dalle onde elettromagnetiche è un concetto fondamentale per comprendere il loro comportamento energetico.

Definition: La densità volumica media rappresenta l'energia contenuta nell'unità di volume dello spazio attraversato dall'onda.

Example: I campi E e B oscillano in fase con andamento sinusoidale, raggiungendo massimi e minimi simultaneamente.

Highlight: La formula della densità volumica media è w = wₑ + wₘ = ½εE² + (1/2μ₀)B².

Le Onde Elettromagnetiche: Generazione e Propagazione

Le onde elettromagnetiche si generano quando una carica elettrica oscilla, producendo campi elettrici e magnetici variabili che si propagano nello spazio. Questo fenomeno continua anche dopo che la carica smette di muoversi, trasportando energia attraverso il vuoto.

Definizione: Un'onda elettromagnetica è una perturbazione di natura elettrica e magnetica che trasporta energia e continua a propagarsi anche quando la carica che l'ha generata smette di muoversi.

La velocità di propagazione delle onde elettromagnetiche nel vuoto, calcolata da Maxwell, coincide con la velocità della luce:

v = 1 / √(ε₀μ₀) = c ≈ 2,998 × 10⁸ m/s

Highlight: Maxwell concluse che la luce è una particolare onda elettromagnetica, basandosi sulla coincidenza tra la velocità di propagazione teorica e la velocità della luce misurata.

In un mezzo trasparente, la velocità di propagazione è inferiore e dipende dalle proprietà del mezzo:

v = 1 / √(εᵣμᵣε₀μ₀)

dove εᵣ e μᵣ sono le costanti relative del mezzo.

Vocabulary: L'indice di rifrazione n di un mezzo è definito come n = c/v = √(εᵣμᵣ), ed è sempre maggiore di 1 per i mezzi materiali.

Le onde elettromagnetiche furono studiate teoricamente da Maxwell nel 1861 e verificate sperimentalmente dal fisico tedesco Heinrich Rudolf Hertz tra il 1886 e il 1889.