Nel 1865 James Clerk Maxwell riunì in quattro equazioni tutto ciò che si sapeva di elettricità e magnetismo, aggiunse un termine mancante per coerenza matematica — la corrente di spostamento — e scoprì che da esse scaturivano in modo naturale delle onde elettromagnetiche che viaggiano alla velocità della luce. La luce visibile, dedusse, è una particolare onda elettromagnetica: fu una delle più grandi unificazioni della storia della fisica. Questo capitolo costruisce le equazioni una a una, ne ricava le onde, e ne esplora energia, quantità di moto, polarizzazione, sorgenti (antenne) e lo spettro completo.
Contesto storico — Maxwell, il fisico dimenticato (ingiustamente)
Nato in Scozia nel 1831, James Clerk Maxwell pubblicò nel 1865 A Dynamical Theory of the Electromagnetic Field, in cui presentava le celebri equazioni. Einstein scrisse di lui: «Nella vita di ogni scienziato ci sono pochi momenti così perfetti come quando Maxwell comprese che la luce era un’onda elettromagnetica». Eppure Maxwell è oggi molto meno noto di Einstein o Newton, in parte perché morì giovane, a 48 anni, ben prima che l’importanza della sua opera fosse pienamente riconosciuta.
Sezioni
- Le quattro equazioni (prima versione, incompleta)
- Il paradosso del condensatore
- La correzione di Maxwell: corrente di spostamento
- Le quattro equazioni di Maxwell (forma completa)
- Velocità delle onde elettromagnetiche
- Struttura di un’onda elettromagnetica piana
- Polarizzazione delle onde elettromagnetiche
- Antenna dipolo e generazione di onde EM
- Lo spettro elettromagnetico
- Il trasformatore