Lo spettro elettromagnetico

La natura dello spettro elettromagnetico

Lo spettro elettromagnetico è l'insieme di tutte le onde elettromagnetiche, che si differenziano per frequenza e lunghezza d'onda. Queste onde variano dalle basse frequenze, come i 50 Hz delle linee elettriche, fino alle frequenze estremamente elevate dei raggi gamma prodotti da decadimenti radioattivi. Lo spettro è continuo e non presenta confini netti tra le varie categorie di onde, che vengono classificate in base a criteri quali la frequenza, la sorgente e l'uso pratico. L'atmosfera terrestre gioca un ruolo fondamentale nell'interazione con queste onde: alcune, come i raggi gamma e i raggi X, sono in gran parte assorbite, mentre altre, come la luce visibile e le onde radio, la attraversano con facilità.

Radiazioni ionizzanti e non ionizzanti

Le radiazioni dello spettro elettromagnetico si classificano in ionizzanti e non ionizzanti. Le radiazioni ionizzanti, che includono i raggi gamma, i raggi X e la porzione ad alta frequenza degli ultravioletti, hanno l'energia sufficiente per rimuovere elettroni dagli atomi, causando danni alle molecole biologiche e potenziali effetti nocivi sugli organismi viventi. Le radiazioni non ionizzanti, che comprendono la maggior parte dello spettro, tendono a causare riscaldamento della materia senza alterarne la struttura atomica. Sebbene l'impatto sulla salute delle radiazioni non ionizzanti sia ancora in fase di studio, l'esposizione a queste onde è in crescita a causa dell'uso diffuso di dispositivi elettronici. In Italia, le normative limitano l'intensità del campo elettrico a 6 V/m in aree residenziali e luoghi di lavoro per prevenire potenziali rischi.

Le onde radio e il loro utilizzo

Le onde radio occupano la parte a bassa frequenza dello spettro elettromagnetico, con lunghezze d'onda che vanno da 10 km a 10 cm. Sono essenziali per le telecomunicazioni: le correnti oscillanti nelle antenne emettono onde radio che, ricevute da altre antenne, inducono correnti e permettono la trasmissione di informazioni. Le onde radio si suddividono in diverse bande, ciascuna con proprietà e applicazioni specifiche. Le onde medie sono capaci di diffrazione attorno agli ostacoli, mentre le onde corte possono essere riflesse dall'atmosfera per comunicazioni a lunga distanza. Le onde utilizzate per le trasmissioni televisive richiedono una linea di vista diretta con il trasmettitore, e per questo si utilizzano ripetitori e satelliti per estendere la portata del segnale.

Microonde, infrarossi e luce visibile

Le microonde, con lunghezze d'onda comprese tra 1 m e 1 mm, sono impiegate in vari settori, tra cui la telefonia mobile, i radar e gli elettrodomestici come i forni a microonde. La radiazione infrarossa, con lunghezze d'onda inferiori a 1 mm, è emessa da corpi a temperatura ambiente e svolge un ruolo importante nell'effetto serra. La luce visibile, che va da circa 750 nm (rosso) a circa 380 nm (violetto), è la porzione dello spettro percepita dall'occhio umano e fondamentale per la visione.

Radiazioni ultraviolette, raggi X e gamma

Le radiazioni ultraviolette, con lunghezze d'onda inferiori a 400 nm, sono cruciali per processi biologici come la sintesi della vitamina D, ma possono essere dannose per la pelle e gli occhi. I raggi X, con lunghezze d'onda comprese tra 10^-8 m e 10^-12 m, sono ampiamente utilizzati in diagnostica medica per le loro proprietà penetranti, ma richiedono cautela nell'uso per evitare danni da esposizione. I raggi gamma, con lunghezze d'onda ancora più brevi, sono altamente penetranti e pericolosi, ma trovano applicazione in ambiti medici per la sterilizzazione e la radioterapia contro il cancro.