12.1 : Doppia Natura della Radiazione Elettromagnetica (EM)

La radiazione elettromagnetica (EM) è costituita da componenti di campo elettrico e magnetico che oscillano in piani perpendicolari tra loro e reciprocamente perpendicolari alla propagazione della radiazione nello spazio. La radiazione EM può essere classificata come un'onda, caratterizzata dalle proprietà delle onde come la lunghezza d'onda (indicata con λ) e la frequenza (rappresentata da ν).

La lunghezza d'onda è la distanza tra due picchi (il punto più alto) consecutivi o gole (il punto più basso) nell'onda. La frequenza è il numero di onde ripetute o cicli d'onda che attraversano un dato punto in un tempo fisso. Diversi tipi di radiazione elettromagnetica hanno lunghezze d'onda e frequenze diverse. Lo spettro elettromagnetico è la raccolta ordinata di radiazioni elettromagnetiche raggruppate per frequenza o lunghezza d'onda. La lunghezza d'onda e la frequenza sono correlate alla velocità della radiazione attraverso un mezzo. La velocità della radiazione nel vuoto (indicata con c) è una costante fisica universale con un valore di circa 3 × 10^8 m/s.

Pertanto, lunghezza d'onda e frequenza sono inversamente proporzionali. La radiazione con un'alta frequenza presenta una lunghezza d'onda piccola e viceversa.

Oltre a comportarsi come un'onda, la radiazione elettromagnetica può anche essere considerata un insieme di particelle chiamate fotoni. Un fotone è la più piccola unità o "quanto" di luce o radiazione elettromagnetica. Non ha massa o carica ma trasporta energia. Ogni fotone possiede una quantità definita di energia, che può essere trasferita alla materia tramite interazione. L'energia di un fotone (indicata con E) è direttamente proporzionale alla frequenza e inversamente proporzionale alla lunghezza d'onda. L'equazione che mette in relazione l'energia di un fotone con la sua frequenza di radiazione è nota come legge di Planck.

La costante di Planck è indicata con h con un valore di 6,626 × 10^34 m^2 kg s^-1.