Struttura di un'onda piana

Un’onda elettromagnetica piana che si propaga lungo l’asse $x$ ha una struttura molto semplice e regolare. Il campo elettrico oscilla lungo una direzione fissa (per esempio $y$), il campo magnetico lungo una direzione ortogonale ($z$), ed entrambi sono perpendicolari alla direzione di propagazione: l’onda è trasversale.

Onda elettromagnetica piana armonica

$\vec{E} = \left(0,\; E_0\cos(kx-\omega t),\; 0\right)$ $\vec{B} = \left(0,\; 0,\; B_0\cos(kx-\omega t)\right)$ con $k = 2\pi/\lambda$, $\omega = 2\pi/T$, e le relazioni $\lambda/T = c \qquad\text{e}\qquad |B_0| = |E_0|/c$

I due campi oscillano in fase (stesso $\cos(kx-\omega t)$): si annullano insieme e raggiungono il massimo insieme. I vettori $\vec{E}$, $\vec{B}$ e la direzione di propagazione formano una terna destrorsa, ordinabile con la regola della mano destra: $\vec{E}\times\vec{B}$ punta nel verso di propagazione.

Onda EM piana: $\vec{E}$ (oro) oscilla nel piano $xy$, $\vec{B}$ (blu) nel piano $xz$, in fase; l’onda avanza lungo $x$ a velocità $c$.

Il fatto che $|B_0| = |E_0|/c$ spiega perché il campo magnetico di un’onda luminosa sia numericamente piccolissimo rispetto al campo elettrico: dividere per $c \approx 3\cdot 10^8$ m/s riduce di quasi nove ordini di grandezza. Questo non significa che $\vec{B}$ sia “meno importante”: i due campi trasportano in media la stessa energia.

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Argomenti: Onde elettromagnetiche Concetti: Onda elettromagnetica · Onda armonica · Campo elettrico · Campo magnetico

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