I pezzettini di sughero, la superficie dell’acqua, costituiscono un sistema meccanico in equilibrio.

2. Immaginiamo di avere una vasca piena di acqua in cui galleggiano dei pezzettini di sughero. La superficie dell’acqua sia perfettamente in quiete; i pezzettini di sughero sono fermi. I pezzettini di sughero, la superficie dell’acqua, costituiscono un sistema meccanico in equilibrio.

3. Che cosa possiamo osservare ? Facciamo cadere un sassolino in un certo punto della vasca. Un’onda si espande dal punto di caduta del sasso. I pezzettini di sughero cominciano ad oscillare su e giù in direzione perpendicolare alla superficie dello stagno.

4. Analizziamo che cosa è successo La caduta del sasso (sorgente) ha prodotto una perturbazione meccanica che nasce nel punto di caduta La perturbazione provoca l’oscillazione (in direzione verticale) dei pezzetti di sughero La perturbazione nata nel punto di caduta è sentita prima dai pezzetti di pezzetto più vicino e poi dagli altri. La perturbazione si propaga (nel mezzo acqua)in direzione radiale; l’oscillazione avviene in direzione perpendicolare alla direzione di propagazione Si dice che è una perturbazione trasversale

5. Il sasso (che ha una massa; proprietà meccanica) cadendo altera l’equilibrio meccanico del sistema La velocità di propagazione della perturbazione e l’ampiezza di oscillazione dei pezzetti di sughero dipendono dalla massa e dall’altezza da cui cade il sassolino e dalla viscosità dell’acqua (caratteristiche meccaniche) La perturbazione (meccanica) può essere studiata attraverso l’analisi della posizione o della forza di richiamo (grandezze meccaniche) dei pezzetti di sughero rispetto al pelo dell’acqua all’equilibrio

6. In sintesi - Esiste la sorgente meccanica della “perturbazione” (la pietra che cade) - La perturbazione si propaga in mezzo che ha certe proprietà meccaniche (viscosità, elasticità) • La perturbazione viene rivelata attraverso una proprietà • meccanica • (posizione del pezzetto di sughero o forza di richiamo)

7. Se continuiamo a far cadere sassolini con una cadenza opportuna (che dipende dalle viscosità dell’acqua) possiamo mantenere in oscillazione tutti i pezzettini di sughero contemporaneamente. Se fotografiamo la quota (rispetto al pelo dell’acqua in equilibrio) dei vari pezzetti di sughero ad un certo istante y=y(r) e la quota di uno stesso pezzetto di sughero ad istanti successivi y=y(t), si osserva che le posizione fotografate stanno su una curva ben definita di tipo sinusoidale

8. La propagazione della perturbazione meccanica può essere studiata attraverso un modello matematico che si dice modello matematico ondulatorio o onda Questo modello è comune ad altri tipi di perturbazioni anche legate a altre proprietà dei sistemi fisici La luce può essere trattata come è una perturbazione di natura elettromagnetica, la cui propagazione può essere studiata secondo un modello ondulatorio traversale

9. Perché la luce è perturbazione ? Dal punto di vista della luce lo stato di equilibrio è il “BUIO” Se sono in una stanza al “buio”, premendo il pulsante dell’interruttore altero questo stato perché la stanza si illumina Il filamento delle lampadina diventa incandescente, la lampadina diventa una sorgente luminosa. E’ l’analogo del sassogettato nello stagno

10. La lampadina emette “luce” perché la corrente che circola nel filamento eccita lo stato energetico degli elettroni. Decadendo (con frequenze1015Hz), perdono l’energia che gli è stata fornita ed emettono la radiazione. Dalla sorgente la “ perturbazione “ luce si irradia in tutta la stanza, come le onde nello stagno La radiazione dalla lampadina si propaga in tutte le direzioni con una velocità che vale 3.108 m/sec e si indica con c.

11. La perturbazione luminosa che èprodotta da cariche elettriche in movimento(elettrone che decade) si può propagare anche nel vuoto Il mezzo in cui si propaga una radiazione luminosa è caratterizzato dall’indicedirifrazione legato alle proprietà elettromagnetiche del mezzo: e e m Il parametro che permette di studiare la propagazione della luce è il CAMPO ELETTRICO che è generato e agisce sulle cariche elettriche

12. CONCLUSIONE La luce si può rappresentare attraverso una funzione periodica dello spazio e del tempoE(x,t) =A cos (wt –kx) A = ampiezza dell’oscillazione. È legata all’intensità della luce proporzionale al quadrato di A w = frequenza angolare. È legata alla frequenza di oscillazione degli atomi della sorgente edetermina il coloredella radiazione k = 2p/l si chiama numero d’onda. È legato alla velocità di propagazione in un mezzo

13. L’espressione E(x,t) =A cos (wt –kx) • rappresenta un’ondamonocromaticapolarizzata linearmente • Contiene una sola frequenza • Si propaga nella direzione x • Oscilla in un piano perpendicolare all’asse x

14. Onda monocromatica E(x) l A x