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Equazioni di

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Academic year: 2021

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(1)

Equazioni di

Equazioni di Maxwell Maxwell

0

d q

⋅ =

∑ ε

E S

v

(Legge di Gauss)

0

d =

B S

v

(Legge di Gauss per il campo magnetico)

dl d d

⋅ = − dt

E

B S

v

(Legge di Faraday-Neumann-Lenz)

0 0 0

dl I d d

μ ε μ

dt

⋅ =

+ ⋅

B

E S

v

(Legge di Ampere-Maxwell)

(2)

Onde piane, E

Onde piane, E ⊥ ⊥ B B

( , )x t

= E E

( , )x t

= B B

0

q 0

d

ε

⋅ =

=

E S

v

1 2 3 4 5 6

(1)d + (2)d + (3)d + (4)d + (5)d + (6)d = 0

E S

E S

E S

E S

E S

E S

1 ( ) ecc.

dS = − dydz i

(3)

Onde piane trasversali, E

Onde piane trasversali, E ⊥ ⊥ B B

(1) (2) (3) (4) (5) (6) 0

x x y y z z

E dydz E dydz E dxdz E dxdz E dxdy E dxdy

+

+

+

=

(3) (4)

y y

E = E

(5) (6)

z z

E = E

Ex(1)dydz +

Ex(2)dydz = 0

(1) (2) 0

x x

E dydz E dydz

+

=

(1) (2)

x x

E Δ Δ =y z E Δ Δy z e' indipendente da

Ex x

x 0 E =

x 0 B =

analogamente

(4)

E E ⊥ ⊥ B B

( , ) E x ty

=

E j

d d d

⋅ = − dt

E l

B S

v

= 0 d 0

dt

BdS = dS = (dxdz)j

( )

d By x z

⋅ ≈ Δ Δ

B S 0 ( ) ( )

y y

d B x z x z B

dt t

⎡ ⎤ ∂

≈ ⎣ Δ Δ ⎦ = Δ Δ ∂

y 0 B =

( , ) B x tz

=

B k E = E x ty( , )j BE

Onda polarizzata

(5)

Equazione delle onde Equazione delle onde

d d d

⋅ = − dt

E l

B S

v

1 2 3 4

(1) (2) (3) (4)

d dl dl dl dl

⋅ = ⋅ + ⋅ + ⋅ + ⋅

E l

E

E

E

E

v

2 4

(2)⋅dl = (4)⋅dl = 0

E

E

1 3

(1) (3)

d dl dl

⋅ = ⋅ + ⋅

E l

E

E

v

(1) (3)

y y

E E y

⎡ ⎤

= ⎣ − ⎦Δ

(1) (3)

(1) (3) y y y

y y

E E E

E E x x

x x

− ∂

− = Δ ≈ Δ

Δ ∂

Ey

d x y

x

⋅ = ∂ Δ Δ

E l

v

(6)

Equazione delle onde Equazione delle onde

d d

dt

BS dS = (dxdy)k

( )

d Bz x y

⋅ ≈ Δ Δ

B S

y z

E B

x y x y

x t

∂ Δ Δ = − ∂ Δ Δ

∂ ∂

y z

E B

x t

∂ ∂

∂ = − ∂

(7)

Equazione delle onde Equazione delle onde

0 0

d d d

ε μ

dt

⋅ = ⋅

B l

E S

v

[

z(1) z (3)

]

d B B z

⋅ = − Δ

B l

v

(3) (1) z

z z

B B B x

x

− ≈ ∂ Δ

Ey

d d x z

dt t

⋅ = ∂ Δ Δ

E S

Bz

d x z

x

⋅ = − ∂ Δ Δ

B l

v

0 0

z Ey

B

x

ε μ

t

∂ = −

∂ ∂

B

(8)

Equazione delle onde Equazione delle onde

y z

E B

x t

∂ = − ∂

∂ ∂ 0 0

z Ey

B

x

ε μ

t

∂ = −

∂ ∂

2

0 0 2

z Ey

B

t x

ε μ

t

∂ = −

∂ ∂ ∂

2 2

y z

E B

x x t

∂ ∂ ∂

∂ = − ∂ ∂

2 2

0 0

2 2

y y

E E

x

ε μ

t

∂ ∂

∂ = ∂

2 2

0 0

2 2

z z

B B

x

ε μ

t

∂ ∂

∂ = ∂

8 0 0

1 3.00 10 /

v m s

=

ε μ

= ⋅

(9)

Onde elettromagnetiche Onde elettromagnetiche

( )

0 sin

y e e

E = E k x

ω

t

( )

0 sin

z b b

B = B k x

ω

t +

ϕ

0 0

1 e b

e b

c k k

ω ω

=

μ ε

= =

( )

0 cos

y

e e e

E k E k x t

x

ω

∂ = −

( ) ( )

0 cos 0 cos

z

b b b b b b

B B k x t k cB k x t

t

ω ω ϕ ω ϕ

∂ = − − + = − − +

y z

E B

x t

∂ ∂

∂ = − ∂ k Ee 0 cos

(

k xe

ω

et

)

= k cBb 0 cos

(

k xb

ω

bt +

ϕ )

e b e b

k = k

ω

=

ω ϕ

= 0

ω

= ck

(10)

Onde elettromagnetiche Onde elettromagnetiche

( ) ( )

0 cos 0 cos

kE kx

ω

t = kcB kx

ω

t

0 0

E = cB

( )

0 sin

Ey = E kx

ω

t

( )

0 sin

Bz = B kx

ω

t

(11)

Intensita

Intensita delle onde elettromagnetiche delle onde elettromagnetiche

2 0

1

E 2

u =

ε

E 2

0

1

B 2

u B

=

μ

( )

2

2 2 2

0 0 2

0 0

1

1 1 1 1 2

2 2 2

E y z B

B

u E E cB u

ε ε

c

μ μ

= = = = =

y z

E = cB 0 2

0

1

ε

c

=

μ

densita' di energia e.m.

E B

u = u +u 2

= 0

u

ε

E

A

( )

U u A x

Δ = Δ

t x

Δ = Δc

U x

uA uAc

t t

Δ Δ

= =

Δ Δ

(12)

Intensita

Intensita delle onde elettromagnetiche delle onde elettromagnetiche

1 U intensita'

S uc

A t

= Δ =

Δ

2

0 0 0

0 0

( ) 1

S

ε

E c

ε

cB Ec

ε

EB

ε μ

⎛ ⎞

= = = ⎜ ⎟

⎝ ⎠

y z

∧ = E B

E B i

0

1 vettore di Poynting

=

μ

S E B

( )

2 0 0

0

S= 1 E B sin kx

ω

t

μ

2

2 0

0 0 0 0

0 0

1 1

2 2 2

S E B

ε

E c cB

μ μ

= = =

(13)

Pressione di radiazione: Radiometro

Pressione di radiazione: Radiometro

(14)

Pressione di radiazione Pressione di radiazione

( )

p S assorbimento

= c

2S ( ) p riflessione

= c

(15)

Emissione di onde

Emissione di onde e.m. e.m.

(16)

Spettro elettromagnetico Spettro elettromagnetico

λ

c

=

ν

(17)

Spettro visibile

Spettro visibile

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