Le onde elettromagnetiche trasportano energia attraverso campi elettrici e magnetici oscillanti che si propagano nello spazio alla velocità della luce. Queste onde non richiedono un mezzo attraverso cui viaggiare e possono trasmettere energia attraverso il vuoto, l’aria o altri mezzi. Mentre viaggiano, le onde elettromagnetiche trasportano energia sotto forma di fotoni, che sono pacchetti discreti di radiazione elettromagnetica. L’energia trasportata da queste onde può variare a seconda della loro frequenza e intensità, spaziando dalle onde radio a bassa energia ai raggi gamma ad alta energia.
Le onde elettromagnetiche viaggiano attraverso lo spazio come disturbi auto-propaganti nei campi elettrici e magnetici. Si propagano con un moto ondoso trasversale, ovvero le oscillazioni dei campi elettrici e magnetici si verificano perpendicolarmente alla direzione di propagazione delle onde. Questa proprietà unica consente alle onde elettromagnetiche di viaggiare alla velocità della luce (circa 3×10^8 metri al secondo nel vuoto), consentendo una rapida trasmissione di informazioni ed energia su grandi distanze nell’universo.
Le onde elettromagnetiche possono trasferire varie forme di energia, inclusa l’energia termica (radiazione infrarossa), l’energia della luce visibile, l’energia a radiofrequenza e la radiazione ad alta energia come i raggi X e i raggi gamma. Ogni tipo di onda elettromagnetica corrisponde a una gamma specifica di frequenze e lunghezze d’onda, determinandone le proprietà e le interazioni con la materia. Ad esempio, le onde radio vengono utilizzate per scopi di comunicazione, mentre i raggi X vengono utilizzati nell’imaging medico e i raggi gamma vengono impiegati nella radioterapia e nell’astronomia.
Le onde elettromagnetiche trasportano sia energia che quantità di moto mentre si propagano nello spazio. L’energia delle onde elettromagnetiche viene quantizzata in fotoni, che hanno proprietà sia di particelle che di onde. I fotoni trasportano energia proporzionale alla loro frequenza (E = hν, dove h è la costante di Planck e ν è la frequenza), e la loro energia collettiva determina l’intensità e le caratteristiche dell’onda elettromagnetica. Sebbene le onde elettromagnetiche non trasportino massa nel senso tradizionale, possono esercitare pressione sugli oggetti a causa della loro quantità di moto, come osservato in fenomeni come la pressione di radiazione esercitata dalla luce solare sui veicoli spaziali.
Le onde elettromagnetiche non trasportano massa perché i fotoni, che costituiscono la radiazione elettromagnetica, sono particelle prive di massa. Sebbene i fotoni trasportino energia e quantità di moto, non possiedono massa a riposo come le particelle dotate di massa (ad esempio elettroni, protoni). Pertanto, le onde elettromagnetiche si propagano nello spazio senza trasferire massa fisica da un luogo all’altro. Trasmettono invece energia e informazioni a distanza, influenzando vari processi fisici e chimici nell’universo, dal calore della luce solare al funzionamento dei sistemi di comunicazione wireless.
