Propagazione di un'onda elettromagnetica
marcosessantanove
ampiezza d'onda ed intensità.
Queste onde si propagano nello spazio vuoto all'infinito ?
Oppure dopo aver percorso una certa distanza si <affievoliscono>? In
effetti io credo che le onde che si propagano nel vuoto non trovando
ostacoli non si dovrebbero affievolire, infatti noi vediamo la luce
proveniente da galassie lontanissime...........
Forse <l' affievolimento> c'è solo nelle onde che attraversano
l'atmosfera terrestre come le onde radio per esempio.
In ogni caso conoscendo frequenza,ampiezza ed intensità di un'onda si
può calcolare quanto lontano quest'onda può arrivare ? C'è una formula
per questo calcolo ?
Dato per buono che le onde che si trasmettono nel vuoto si propagano
all'infinito (spero che qualcuno me lo confermi), se invece io voglio
mandare un segnale radio (per esempio) a 50Km di distanza, per essere
sicuro che arrivi a destinazione quali valori dovrò dare alla mia onda
radio ? Ma poi anche se raggiunge l'obiettivo a 50 Km di distanza avrà
le stesse caratteristiche di quando è partita ?
Marco
Elio Fabri
> Le varie onde elettromagnetiche sono caratterizzate dalla frequenza ,
> ampiezza d'onda ed intensità.
Non direi che la tua sia una _caratterizzazione_ esatta e completa, e
non saprei dartene una in modo semplice.
Soprattutto e' inutile dare ampiezza *e* intensita', visto che
l'intensita' si calcola a partire dall'ampiezza (e' proporzionale al
quadrato di questa).
> Queste onde si propagano nello spazio vuoto all'infinito ?
> Oppure dopo aver percorso una certa distanza si <affievoliscono>?
Potrei rispondere si' a entrambe la domande :)
Prendi un'onda emessa da una sorgente di dimensioni date, e mititi a
fare misure a distanza molto grande rispetto alle dimenzioni della
sorgente.
Troverai che l'ampiezza varia (decresce) in modo inversamente
proporzionale alla distanza, e quindi l'intensita' come il quadrato
della distanza.
Dunque l'onda si affievolisce.
Se pero' misuri l'energia che attraversa una superficie sferica, trovi
che questa e' la stessa, qualunque sia il raggio della sfera; in
questo senso l'onda si propaga senza perdere energia.
> In effetti io credo che le onde che si propagano nel vuoto non
> trovando ostacoli non si dovrebbero affievolire, infatti noi vediamo
> la luce proveniente da galassie lontanissime...........
E' vero, pero' rivelare la luce di galassie lontane e'
progressivamente piu' difficile, proprio perche' l'internsita' si
riduce con la distanza.
> Forse <l' affievolimento> c'è solo nelle onde che attraversano
> l'atmosfera terrestre come le onde radio per esempio.
Non solo: anche nello spazio interstellare c'e' un assorbimento,
dovuto alla presenza di gas e polveri.
Il fatto e' che un vero vuoto non esiste...
> In ogni caso conoscendo frequenza,ampiezza ed intensità di un'onda si
> può calcolare quanto lontano quest'onda può arrivare ? C'è una formula
> per questo calcolo ?
Cosi' la domanda e' mal posta, come e' implicito in quanto ho gia' detto.
E' vero che *per un dato apparato rivelatore* c'e' un limite alla
distanza alla quale puo' "vedere" una sorgente di data intensita'.
> Dato per buono che le onde che si trasmettono nel vuoto si propagano
> all'infinito (spero che qualcuno me lo confermi), se invece io voglio
> mandare un segnale radio (per esempio) a 50Km di distanza, per essere
> sicuro che arrivi a destinazione quali valori dovrò dare alla mia onda
> radio ?
Questa e' una domanda del tutto diversa, che riguarda molto piu' la
radiotecnica pratica che la fisica.
Devi tener conto:
a) della potenza del trasmettitore
b) delle caratteristiche del'antenna trasmittente
c) delle caratteristiche di antenna e apparecchio ricevente
d) dell'eventuale esistenza di disturbi (rumore)
d) delle modalita' di propagazione delle onde.
Mi soffermo un pochino su quest'ultimo punto.
Le caratteristiche di propagazione dipendono da varie cose, prima di
tutte la frequenza di lavoro.
Intervengono poi le proprieta' del terreno vicino al quale l'onda si
propaga, ma a grandi distanze (centinaia di km e piu') diventa
importante il fatto che le onde si riflettono sugli strati ionizzati
dell'atmosfera.
Altrimenti non sarebbe certo possibile comunicare a distanze
intercontinentali, a causa della curvatura terrestre.
Le proprieta' della ionosfera cambiano nel tempo, ad es. tra giorno e
notte, per cui una comunicazione possibile di notte diventa
impossibile di giorno, o viceversa.
Non ti dico di piu' prima di tutto perche' molte delle cose che sapevo
tanti anni fa su questo argomento le ho dimenticate :-(
> Ma poi anche se raggiunge l'obiettivo a 50 Km di distanza avrà
> le stesse caratteristiche di quando è partita ?
Quali caratteristiche? La frequenza resta la stessa, ed e' quella che
conta.
--
Elio Fabri
Perche' tu devi pur sapere, aggiunse, mio ottimo Critone, che parlare
scorrettamente non solo e' cosa brutta per se medesima, ma anche fa
male all'anima.
luca
Prendi un'onda emessa da una sorgente di dimensioni date, e mititi
a
> fare misure a distanza molto grande rispetto alle dimenzioni della
> sorgente.
(1)Troverai che l'ampiezza varia (decresce) in modo inversamente
> proporzionale alla distanza, e quindi l'intensita' come il quadrato
> della distanza.
> Dunque l'onda si affievolisce.
(2) Se pero' misuri l'energia che attraversa una superficie sferica,
trovi
> che questa e' la stessa, qualunque sia il raggio della sfera; in
> questo senso l'onda si propaga senza perdere energia.
>
> E' vero, pero' rivelare la luce di galassie lontane e'
> progressivamente piu' difficile, proprio perche' l'internsita' si
> riduce con la distanza.
Gentile Prof.
potrebbe approfondire un po' di piu' i punti 1 e 2 della sua risposta
magari facendo un esempio
di calcolo pratico ?
Luca
Elio Fabri
> Gentile Prof.
> potrebbe approfondire un po' di piu' i punti 1 e 2 della sua risposta
> magari facendo un esempio di calcolo pratico ?
Anche per un motivo: non ho idea di quale si ail tuo livello di studi,
quindi non saprei come calibrare la risposta.
Se poi ti riuscisse di chiarire meglio che cosa vorresti sapere,
sarebbe meglio.
luca
>
> Scusa, ma alla richiesta cosi' posta non so che rispondere.
> Anche per un motivo: non ho idea di quale si ail tuo livello di studi,
> quindi non saprei come calibrare la risposta.
> Se poi ti riuscisse di chiarire meglio che cosa vorresti sapere,
> sarebbe meglio.
>
e poi 4 esami universitari (laurea in matematica),
poi per vari motivi ho abbandonato tutto......
Lei dice : (1)Troverai che l'ampiezza varia (decresce) in modo
inversamente
> proporzionale alla distanza, e quindi l'intensita' come il quadrato
> della distanza
> Dunque l'onda si affievolisce
L'onda si affievolisce anche in uno spazio (teorico) in cui non ci
siano ostacoli ?
Cioe' uno spazio assolutamente vuoto ?
Lei dice : 2) Se pero' misuri l'energia che attraversa una superficie
sferica,
trovi che questa e' la stessa, qualunque sia il raggio della sfera;
in questo senso l'onda si propaga senza perdere energia.
Qui non saprei come riformulare la domanda.....................
Luca
Elio Fabri
> L'onda si affievolisce anche in uno spazio (teorico) in cui non ci
> siano ostacoli ?
> Cioe' uno spazio assolutamente vuoto ?
qualsiasi, purche' confinato in una regione finita.
Puoi scrivere la soluzione delle eq. di Maxwell in quelle condizioni,
e calcolarne l'espressione "asintotica", valida a distanze grandi sia
rispetto alla dimensioni del sistema di cariche, sia rispetto alla
lunghezza d'onda (la cosiddetta "zona delle onde".
La detta soluzione assume una forma piuttosto semplice, che non ti
scrivo, di cui l'aspetto che qui conta e' la grandezza dei campi
(elettrico e magnetico) e' inversamente prop. alla distanza (1/r).
> Lei dice : 2) Se pero' misuri l'energia che attraversa una superficie
> sferica, trovi che questa e' la stessa, qualunque sia il raggio della
> sfera; in questo senso l'onda si propaga senza perdere energia.
>
> Qui non saprei come riformulare la domanda.....................
Altra cosa che bisogna sapere e' che l'energia che attraversa l'unita'
di superficie nell'unita' di tempo si calcola da E e B, ed e' prop. al
quadrato di entrambi.
Dato che al crescere di r l'area va come r^2, mentre i campi vanno
come 1/r, e' ovvio che l'energia totale trasportata attraverso la
sfera di raggio r risulta indip. da r.
uno due
> E' vero, pero' rivelare la luce di galassie lontane e'
> progressivamente piu' difficile, proprio perche' l'internsita' si
> riduce con la distanza.
Questo modello di distribuzione di energia sulla sfera si riferisce al
modello ondulatorio? come si giustifica con i fotoni?
lo spin e la polarizzazione rappresentano la parte dell'onda EM sulla
particella? Oppure i fenomeni -onda- e -particella- agiscono
separatamente?
la particella è "spalmata" su tutta la superficie dell'onda e viene
rivelata in un singolo punto?