Che cos'è lo spettro elettromagnetico e come viene diviso?

La luce è un'onda, ma è solo un membro di una famiglia molto più grande. Tutti i membri sono onde elettromagnetiche: oscillazioni di campi elettrici e magnetici che trasportano energia. Sono onde trasversali, non hanno bisogno di un mezzo per propagarsi e nel vuoto viaggiano tutte alla stessa velocità, la velocità della luce: circa 3,0 · 10⁸ m/s (300 000 km al secondo). È così che la luce e il calore del Sole attraversano lo spazio vuoto fino a noi.

Le onde si distinguono per la lunghezza d'onda (la distanza tra due creste) e la frequenza (quante onde passano da un punto ogni secondo, in hertz, Hz). Lungo lo spettro la lunghezza d'onda si accorcia, la frequenza cresce e ogni pacchetto di energia (fotone) porta più energia. Lo spettro viene diviso così, in ordine di frequenza crescente:

onde radio → microonde → infrarosso → luce visibile → ultravioletto → raggi X → raggi gamma

Un modo per ricordarlo: «Rane Matte Inseguono Volpi Usando Xilofoni Giganti». Nel visibile il rosso ha la lunghezza d'onda maggiore e il violetto la minore (rosso, arancione, giallo, verde, blu, indaco, violetto).

Velocità, frequenza e lunghezza d'onda sono legate dall'equazione delle onde:

velocità = lunghezza d'onda · frequenza, v = λ · f (per la luce nel vuoto si scrive c = λ · f)

Poiché la velocità è fissa, una frequenza più alta significa sempre una lunghezza d'onda più corta. Questi numeri sono enormi o minuscoli, quindi si scrivono in notazione scientifica e con i prefissi: kHz = 10³ Hz, MHz = 10⁶ Hz, GHz = 10⁹ Hz e nm = 10⁻⁹ m.

È pericoloso? Dipende dalla frequenza. Onde radio, microonde, infrarosso e luce visibile sono non ionizzanti: non riescono a strappare elettroni agli atomi. L'effetto principale noto di microonde o infrarosso intensi è il riscaldamento, e cellulari e wi-fi trasmettono a bassa potenza. L'ultravioletto può danneggiare le cellule della pelle e gli occhi: per questo usiamo la crema solare. La sua parte a frequenza più alta è già debolmente ionizzante. Raggi X e gamma sono ionizzanti: possono danneggiare il DNA, quindi le dosi si tengono le più basse possibili e il personale si protegge.

Lo spettro è stato ricostruito in circa un secolo. William Herschel scoprì l'infrarosso nel 1800 con un termometro messo oltre il rosso; Johann Ritter l'ultravioletto nel 1801; James Clerk Maxwell previde le onde elettromagnetiche negli anni Sessanta dell'Ottocento; Heinrich Hertz produsse onde radio nel 1887 (e pochi anni dopo Guglielmo Marconi le usò per trasmettere segnali senza fili); Wilhelm Röntgen scoprì i raggi X nel 1895; Paul Villard identificò nel 1900 i raggi gamma, che provengono dalla radioattività.

Da che cosa è composto lo spettro elettromagnetico?#

Da onde elettromagnetiche, cioè oscillazioni collegate di campo elettrico e campo magnetico. In fisica si possono descrivere anche come flussi di piccoli pacchetti di energia, i fotoni.

In quali parti viene diviso lo spettro elettromagnetico?#

In sette bande, dalla frequenza più bassa alla più alta: onde radio, microonde, infrarosso, luce visibile, ultravioletto, raggi X e raggi gamma. I confini tra le bande non sono netti e alcune si sovrappongono.

Che cos'è lo spettro della luce visibile?#

È la piccola parte dello spettro, da circa 400 nm (violetto) a 700 nm (rosso), che i nostri occhi vedono. Un prisma separa la luce bianca nei colori dell'arcobaleno.

Come funziona lo spettro elettromagnetico?#

Tutte le onde sono dello stesso tipo e vanno alla stessa velocità; cambia solo la frequenza. Più la frequenza è alta, più la lunghezza d'onda è corta e più energia porta ogni fotone, ed è per questo che le onde si comportano in modo così diverso con la materia.

Che cos'è lo spettro di una stella?#

È la luce di una stella scomposta per lunghezza d'onda. Le righe scure che compaiono dicono quali elementi chimici ci sono nella sua atmosfera, e il colore in cui emette di più indica la sua temperatura superficiale.

Le onde dei cellulari sono pericolose?#

Cellulari e wi-fi usano onde radio e microonde, cioè radiazioni non ionizzanti, che non possono spezzare le molecole come fanno i raggi X. L'effetto principale noto è un lieve riscaldamento, e per gli apparecchi valgono limiti di esposizione.