Fisica classica/Onde elettromagnetiche: differenze tra le versioni

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=== Campi elettromagnetici nei dielettrici===
 
Se si riscrivono le equazioni di Maxwell in presenza di materia, immaginando che non vi siano nè cariche libere nè correnti di conduzione., Sisi arriva anche nei dielettrici, cioè i materiali isolanti, ad una equazione simile alladelle onde:
equazione delle onde:
 
{{Equazione|eq=<math>\nabla^2 \vec BE=\frac 1{c'^2} \frac {\partial^2 \vec BE}{\partial t^2}</math>|id=26}}
 
La differenza è che la velocità della luce ha un valore inferiore a quello del vuoto:
Infatti <math>n\ </math> chiamato indice di rifrazione è sempre maggiore di 1. Finché le onde elettromagnetiche hanno frequenze basse ( minori di qualche 100 di MHz) <math>n\ </math> è semplicemente
 
:<math>n=\frac 1{\sqrt{\epsilon_r \mu_r}}\ </math>
 
Dove <math>\epsilon_r </math> è la [[w:Costante_dielettrica|costante dielettrica]] relativa (sempre maggiore di 1) e
<math>\mu_r\ </math> è detta [[w:Permeabilit%C3%A0_magnetica|permeabiltà magnetica]] relativa, che nella maggior parte delle sostanze è prossima all'unità. Quindi se consideriamo, ad esempio, l'acqua la quale ha una costante dielettrica relativa pari a 80, la velocità della luce per quanto riguarda le basse frequenze è circa 1/9 di quella nel vuoto.
 
A frequenze più alte, se si tiene in considerazione la spiegazione microscopica della costante dielettrica relativa, bisogna introdurre la [[w:Polarizzazione_nei_dielettrici:|polarizzazione del dielettrico]]. La Polarizzazione non risponde istantaneamente al campo elettrico presente localmente. Inoltre vi è un assorbimento delle onde elettromagnetiche da parte del dielettrico.
Per tenere in conto di entrambi gli aspetti si introduce un indice di rifrazione complesso:
 
:<math>\tilde{n}=n-i\kappa</math>
 
Dove la parte reale determina la velocità (di fase) dell'onda alla frequenza considerata,
mentre ''κ'' chiamato coefficiente di estinzione, dà un'idea di quanta parte dell'onda viene assorbita nell'attraversamento del mezzo. Sia ''n'' che ''κ'' dipendono dalla frequenza.
 
La variazione di ''n'' va sotto il nome di dispersione, fenomeno molto evidente in ottica ma presente in vasto intervallo di frequenze. L'equazione microscopica che descrive l'azione del campo elettrico sui dipoli elementari di cui è fatta la materia è simile a quella di un [[w:Oscillatore_forzato#Moto_armonico_forzato_con_termine_di_smorzamento|oscillatore armonico forzato con un termine di smorzamento]]. Tale sistema ammette una frequenza di risonanza, al crescere della frequenza, fino a quando il materiale ha un piccolo assorbimento ''κ'',
''n'' tende a crescere. In corrispondenza della frequenza di risonanza dove ''κ''
è massimo ''n'' può diventare inferiore all'unità. In pratica si ha che ad esempio l'acqua alle frequenze ottiche ha un indice di rifrazione di appena 1.33.
 
 
 
[[Categoria:Fisica Classica|Onde Elettromagnetiche]]

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