Lo spettro delle onde elettromagnetiche

L'insieme delle onde elettromagnetiche di differente frequenza (e quindi lunghezza d'onda) è detto spettro elettromagnetico. Oltre alle onde luminose , fa parte delle onde elettromagnetiche un'ampia gamma di altre onde, che differiscono tra loro per la lunghezza d'onda, e quindi per la frequenza, ma che sono sempre generate da campi elettrici e magnetici vibranti e si propagano con la medesima velocità, a parità di mezzo attraversato.

A causa della differenza della loro frequenza, le diverse onde elettromagnetiche interagiscono diversamente con la materia che attraversano e, poiché il campo di variabilità delle frequenze è molto ampio, i comportamenti, e di conseguenza gli impieghi e le applicazioni tecnologiche, delle onde elettromagnetiche sono molto diversi. Le onde elettromagnetiche vengono anche dette radiazioni elettromagnetiche, perché viaggiando irradiano energia.

Procedendo nel senso decrescente delle frequenze, nello spettro elettromagnetico (v. fig. 22.2) si incontrano:

i raggi (gamma), che hanno frequenze dell'ordine delle centinaia di miliardi di GHz, che vengono emessi dai nuclei di elementi radioattivi; i raggi X, le cui frequenze arrivano fino a circa 10⁷ GHz; i raggi ultravioletti, o radiazione ultravioletta, di frequenza compresa tra 10⁷ GHz e 7,5^.10⁵ GHz; i raggi visibili, o radiazione visibile, cioè la luce, che corrisponde a una porzione molto piccola dello spettro elettromagnetico, di frequenza compresa tra 7,5^.10⁵ GHz e 4,1^.10⁵ GHz; i raggi infrarossi, o radiazione infrarossa, di frequenza compresa tra 4,1^.10⁵ GHz e 3^.10² GHz; le onde radio, le cui frequenze hanno un campo di variabilità molto vasto: le frequenze proprie delle onde radio vanno da circa 300 GHz a 300 Hz (le loro corrispondenti lunghezze d'onda vanno da circa 1 mm a circa 1000 km).

Tutte le onde elettromagnetiche sono prodotte da cariche accelerate, ma la dimensione della sorgente di emissione determina la lunghezza d'onda dell'onda generata. In generale, vale la regola secondo cui il dispositivo di emissione di un'onda elettromagnetica deve essere tanto più piccolo quanto minore deve essere la lunghezza d'onda dell'onda che si vuole generare. Quindi le onde radio, che occupano una regione dello spettro in cui le lunghezze d'onda sono le più grandi, necessitano di dispositivi elettronici e antenne di grandi dimensioni per essere prodotte, mentre le radiazioni infrarosse, visibili e ultraviolette sono prodotte all'interno delle molecole e degli atomi e le radiazioni gamma all'interno dei nuclei atomici.