4. Le onde elettromagnetiche

Hai imparato che elettricità e magnetismo si influenzano a vicenda. I due tipi di fenomeni vennero studiati dallo scienziato scozzese James Clerk Maxwell (1831-1879) che dimostrò che campo elettrico e campo magnetico si generano l’un l’altro e si propagano nello stesso spazio sotto forma di onde, da lui chiamate onde elettromagnetiche. Tali onde possono propagarsi anche nel vuoto alla velocità di 300 000 km/s, caratteristica tipica della luce, che infatti Maxwell ipotizzò fosse formata da onde elettromagnetiche. Negli anni successivi la sua ipotesi fu confermata e si scoprì la gamma completa di tutte le onde elettromagnetiche, cioè lo spettro elettromagnetico.

Quali onde compongono lo spettro elettromagnetico?

1 Sono utilizzate per le telecomunicazioni; non trasportano segnali solo alle radio ma anche a televisioni e telefoni cellulari. Comprendono onde radio a modulazione di ampiezza (AM), che si propagano a grande distanza e onde a modulazione di frequenza (FM), che possono compiere brevi distanze e sono usate dalle emittenti radiotelevisive, dotate ognuna di una loro frequenza.

2 Possono penetrare grandine, pioggia, neve, nuvole e molti materiali, ma sono riflesse dai metalli. Tra le applicazioni il forno a microonde e il radar.

3 Sono le onde generate dal calore; tutti gli oggetti, a seconda della loro temperatura, emettono raggi infrarossi; per esempio i telecomandi.

4 Sono le uniche radiazioni che riusciamo a vedere.

5 Vengono filtrati dai gas dell’atmosfera, in particolare dall’ozono. Sono i responsabili dell’abbronzatura, ma possono essere dannosi per l’organismo. Sono utilizzati nelle lampade UV.

6 Ci permettono di vedere l’interno del nostro corpo perché attraversano la pelle ma sono assorbiti dalle ossa. Vengono utilizzati per le radiografie e, negli aeroporti, per vedere il contenuto dei bagagli.

7 Sono radiazioni di grande energia generate dalle reazioni nucleari; sono molto penetranti e dannose per gli organismi. Vengono usate per la cura dei tumori.

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Che cosa sono i magnetini elementari

Le conoscenze che hai acquisito sull’elettromagnetismo e sulla struttura delle materie ti permettono di comprendere a fondo il perché dei fenomeni magnetici. Sai che la corrente elettrica, cioè un flusso di elettroni in movimento, genera un campo magnetico, quindi sei autorizzato a pensare che anche a livello atomico gli elettroni che si muovono nelle loro orbite attorno al nucleo possano essere considerati dei piccoli magneti. È proprio ciò che accade: gli elettroni degli atomi, oltre a compiere un moto di rivoluzione attorno al nucleo, ruotano anche sul proprio asse in un moto di rotazione che può avvenire in senso orario o antiorario. Tale rotazione è detta spin.

Nella maggior parte degli elementi chimici il numero di elettroni che ruotano in un certo verso è uguale al numero di elettroni che ruotano in verso opposto, perciò gli effetti magnetici dovuti allo spin si neutralizzano. Nei magneti naturali vi è invece un’eccedenza di elettroni che ruotano in un certo verso, non controbilanciata da elettroni che ruotano in verso opposto: tale fenomeno è il responsabile del comportamento magnetico degli atomi di questi elementi. Negli elementi magnetizzati tutti gli elettroni orientano la loro rotazione nella stessa direzione del campo magnetico con cui sono entrati in contatto.