Spettro elettromagnetico

Lo spettro elettromagnetico (abbreviato in spettro EM) è l'insieme di tutte le possibili frequenze della radiazione elettromagnetica, composta dalle onde radio (da 3 Hz a 3 THz - comprese le microonde), dalle radiazioni ottiche (da 300 GHz a 3 PHz - compresa la luce) e dalle radiazioni ad alta energia (da 30 PHz ad oltre 300 EHz - Raggi X e Raggi Gamma).

Le radiazioni a maggiore lunghezza d'onda o a frequenza inferiore agli infrarossi, possiedono una più bassa intensità e minore energia, risultando scarsamente dannose per gli organismi viventi, mentre le radiazioni a lunghezza d'onda inferiore o a frequenza superiore agli ultravioletti, possiedono una più elevata energia ed effetto ionizzante, producendo anche eventuali danni biologici.

Vale la pena ricordare che, in base alla legge di Stefan-Boltzmann, ogni corpo a qualsiasi temperatura superiore allo zero assoluto, emette radiazione elettromagnetica.

Suddivisione in bande

Lo spettro elettromagnetico vine suddiviso in bande per semplificarne la trattazione e diversificarne l'utilizzo. Tuttavia, quantunque si possano distinguere varie bande nell'intero spettro, non si può mai dire o dichiarare che esistano tra esse dei limiti così netti, ma solo una suddivisione concettuale e/o specifica di utilizzo o di funzione: il confine tra le varie bande vicine, non è infatti mai netto e può variare a seconda dei diversi campi di studio o di utilizzo. iniziando l'elenco dalle frequenze più basse a quelle più alte, troviamo:

Onde radio

Simbolo di pericolo dovuto a radioonde di frequenza generica, comprese le micro

Le onde radio o radioonde, in fisica, sono tutte le radiazioni comprese nella banda di frequenze tra 3 Hz e 300 GHz, ovvero con lunghezza d'onda da vari km, fino a 1 mm.

Micro onde

Le microonde sono quelle radiazioni comprese tra le frequenze superiori delle onde radio e la luce infrarossa. Sebbene si tenda a considerarle separate dalle radioonde, le microonde sono comprese nelle gamme UHF e EHF dello spettro radio, presentando comunque delle caratteristiche specifiche dovute alla loro alta frequenza. Il confine tra le microonde e le gamme di radiazioni vicine non è infatti netto e può variare a seconda dei diversi campi di studio o di utilizzo. Le microonde sono comprese nelle lunghezze d'onda tra 33 cm, che corrisponde alla frequenza di circa 1 GHz, e 1 mm, che corrisponde a circa 300 GHz.

Luce infrarossa

Parte della luce, ma invisibile all'occhio umano, è considerata la radiazione compresa tra le microonde e la luce visibile, che copre una banda estesa per circa 10 ottave e 1/2 (esattamente come lo spettro sonoro, in acustica), con le rispettive lunghezze d'onda da circa 1 mm a 700 nm (0,7 µm). Lo spettro infrarosso è a sua volta suddiviso in quattro bande (o campi), nominate rispetto alla "distanza" dalla radiazione visibile del rosso più cupo (quella inferiore), come: infrarosso vicino (da 0,7 a 10 µm), i. medio (da 10 a 50 μm), i. lontano (da 50 a 300 μm) e i. estremo (da 300 μm a 1 mm).

Luce visibile

È interessante rilevare che solo una parte assai limitata dello spettro elettromagnetico contiene radiazioni visibili all'occhio umano (meno di una ottava), che infatti non può vedere le radiazioni (colori) inferiori alla zona rossa (verso la luce infrarossa), nè quelle superiori alla zona violetta (verso gli ultravioletti). Infatti, lo spettro visibile è quella piccola parte percepibile dall'occhio umano, che esclude la maggiorparte delle frequenze della luce infrarossa e della luce ultravioletta, comprese nel fenomeno della luce. Luce è un termine che identifica tutta la radiazione dello spettro, emessa da corpi incandescenti, quali ad esempio il Sole o una lampadina, infatti, ogni corpo a qualsiasi temperatura superiore allo zero assoluto emette radiazione elettromagnetica (anche non visibile con gli occhi). Così, la lunghezza d'onda della luce visibile nell'aria è indicativamente e mediamente valutabile da circa 750 a 380 nm (nemmeno una ottava di estensione); tuttavia, in condizioni ottimali eccezionali, la percezione visiva umana può estendersi limitatamente da 1100 nm (nel infrarosso) a 310 nm (nel ultravioletto).

Luce ultravioletta

La radiazione ultravioletta ha una lunghezza d'onda da circa 400 nm fino a circa 4 nm. Spesso abbreviata in UV e anche conosciuta come raggi UV o luce UV, è compresa tra la luce visibile e i raggi X, con una banda di frequenze superiori al violetto, da circa 7,5∙10¹⁴ a 7,5∙10¹⁶ Hz (estesa per meno di 7 ottave).

Raggi X

Pericolo Radiazioni

I raggi X (o raggi Röntgen) sono quella porzione di spettro elettromagnetico con lunghezza d'onda compresa approssimativamente tra 10 nm e 10 pm (1/100 di nanometro), classificati come radiazioni ionizzanti, essendo in grado di strappare elettroni dagli atomi neutri che diventano ioni (dal greco, "che si muove") in quanto si muovono sotto l'effetto di un campo elettrico.

Raggi gamma

I raggi gamma, spesso indicati con la corrispondente lettera greca minuscola γ, sono le radiazioni elettromagnetiche prodotte dal decadimento radioattivo dei nuclei atomici.

C'è una porzione dello spettro EM nella quale esistono sia i raggi X che i raggi gamma, dove la differenza tra i due tipi di radiazione non è da cercarsi nella loro lunghezza d'onda (o energia), bensì dal meccanismo di generazione: i raggi X possono essere generati in molteplici modi (da tubi a vuoto, da bremsstrahlung) mentre i raggi gamma vengono generati normalmente dai decadimenti nucleari, o da collisioni di elettroni su materiali ad alto numero di atomi.

Tabella

Tipo di radiazione elettromagnetica	Frequenza	Lunghezza d'onda
Onde radio	≤250 MHz	10 km - 10 cm
Microonde	3 GHz – 300 GHz	10 cm – 1 mm
Infrarossi	300 GHz – 428 THz	1 mm – 700 nm
Luce visibile	428 THz - 749 THz	700 nm - 400 nm
Ultravioletto	749 THz – 30 PHz	400 nm – 10 nm
Raggi X	30 PHz – 300 EHz	10 nm – 1 pm
Raggi gamma	≥300 EHz	≤1 pm

Utilizzo

Un utilizzo tipico applicativo dello spettro elettromagnetico è nelle telecomunicazioni per veicolare informazione attraverso segnali (portante modulata) sul canale di comunicazione tra mittente e destinatario, utilizzando la banda ottica e quella dell'infrarosso per le comunicazioni ottiche, quella a microonde e a radiofrequenza per le radiocomunicazioni (spettro radio).

Lo spettro infrarosso è coinvolto in tutti i processi di scambio di calore tra corpi per irraggiamento e quindi anche nei sistemi di riscaldamento, mentre un'altra applicazione è nei forni a microonde dove si utilizza appunto la banda delle microonde per la cottura dei cibi. Raggi X sono invece comunemente impiegati in diagnostica medica (radiografia).

Voci correlate

• Cepstrum
• Frequenza
• Interazione elettromagnetica
• Lunghezza d'onda
• Onda (fisica)
• Radiazione elettromagnetica
• Raggi gamma
• Raggi ultravioletti
• Spettro visibile
• Radiazione Terahertz

Altri progetti

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Collegamenti esterni

• (EN) electromagnetic spectrum, su Enciclopedia Britannica, Encyclopædia Britannica, Inc.