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Come Visualizzare le Onde Elettromagnetiche

     
    Prima di andare avanti, Alex, dobbiamo discutere alcune importanti questioni sulla forma delle linee di forza del campo elettrico, e sulla ragione del nome "onda elettromagnetica".
    Intendi dire che l'onda che abbiamo visto prima quando la carica oscillava non è tutto?
    Vicino alla carica oscillante è una approssimazione corretta, ma, allontanandosi, la forma dell'onda nella linea di forza del campo elettrico cambia considerevolmente, così --
    Mi sembra una pazzia! Perchè l'onda diventa più grande allontanandosi dalla carica oscillante?
    Non diventa più grande! Ricorda che una linea di forza non dice niente sull'intensità della forza che agirebbe su una carica (di prova) messa in qualche punto della linea. La linea di forza indica solo la direzione della forza sulla carica. Pensa alla linea di forza rettilinea fra due cariche opposte. 
    Quindi non posso conoscere l'intensità della forza dalle linee di forza. Come faccio a individuare la direzione della forza su una carica di prova?
    La direzione della forza su una carica di prova positiva messa in un determinato punto della linea è tangente talla linea di forza in quel punto. 
    Come facciamo, allora, a conoscere l'intensità della forza?
    Pensa all'esperimento delle orbite. Quando si preme il bottone della forza, si può vedere quanto è grande la forza che agisce sull'elettrone, posto in varie posizioni vicino al protone. Abbiamo utilizzato alcune delle leggi fondamentali dell'elettromagnetismo per calcolare l'intensità e la direzione della forza su una carica di prova posta a riposo. Per indicare sia la direzione sia la forza si utilizzano delle frecce. Una freccia lunga indica una forza intensa, una freccia corta una forza più debole. 
    E l'onda che si formava su una linea di forza da una carica in oscillazione? Come appaiono queste frecce lungo quell'onda?
    Te ne mostro alcune. Disegnamo una linea retta che esce dalla carica oscillante nella direzione di propagazione dell'onda. Questa retta è chiamata raggio. Le forze su una carica di prova (positiva) messa lungo il raggio appaiono così:
    Dunque, la forza che l'onda esercita su una carica di prova, in realtà, diventa più piccola allontanandosi dalla carica oscillante?
    Esatto, Alex, e sufficientemente lontano possiamo usare le freccie sul raggio per visualizzare l'onda e dimenticarci delle linee di forza, come nell'immagine sotto. Le frecce mostrano l'intensità e la direzione della forza che agirebbe se una carica di prova fosse messa in diversi punti del raggio a un dato istante di tempo. Nota che le forze sono tutte perpendicolari al raggio! 
    Ho già visto un'immagine di onda elettromagnetica fatta così, ma con una linea curva disegnata lungo le punte delle frecce.
    Così:
    Quella linea curva non è una linea di forza?
    No, per niente. E' solo una curva che unisce le punte delle frecce -- un modo differente di visualizzare l'onda. A volte le frecce non vengono nemmeno disegnate. 
    E' un buon modo di visualizzare un'onda elettromagnetica?
    Sì, poichè così l'immagine ricorda molto l'onda su una corda quando ne scuoti un capo tenendo l'altro fissato. 
    Per esempio, un'onda elettromagnetica come questa
    esercita una forza minore di questa
    anche se le due hanno la stessa lunghezza d'onda. La seconda onda è più intensa, o, nel caso della luce, più "vivida".