Vedere attraverso i muri e gli oggetti? Che cosa sono e come funzionano le onde TeraHertz

Per capire come sia oggi possibile, mediante l’uso di particolari strumenti, riuscire a vedere attraverso le cose bisogna partire da lontano e può risultare non così semplice da comprendere per i non addetti ai lavori, sono infatti necessarie alcune nozioni di fisica e in modo specifico va introdotto il concetto di radiazione elettromagnetica.

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Tutti noi sappiamo che cosa sia un’ onda, le possiamo osservare al mare o buttando un sasso in uno stagno, le percepiamo quando ascoltiamo (onde sonore) e rimangono tristemente nella nostra mente le onde generate da un terremoto. Queste onde sono dette meccaniche (perchè si propagano in un mezzo: acqua, aria, terra) ma in natura ne esistono di altro tipo.

A scuola ci hanno insegnato che tutto è composto da atomi, un atomo è circondato da una “nuvola” di cariche negative dette elettroni. La carica negativa fa sentire la sua influenza tutto attorno all’elettrone, generando quello che viene definito “campo” (elettrico). L’elettrone non sta però fermo, si muove e questo causa una variazione del campo creandone un altro detto magnetico.

Nell’insieme, le variazioni di questi due campi generano negli elettroni un effetto a cascata ovvero un’ onda detta elettromagnetica la cui velocità di progazione è pari a quella della luce.

In un’ onda la distanza tra punti ripetitivi viene chiamata lunghezza d’onda.

La radiazione elettromagnetica si compone di diversi tipi, quello che cambia è la lunghezza d’onda

Andando dalla lunghezza d’onda minore a quella maggiore, distinguiamo: raggi gamma, raggi x, raggi ultravioletti, luce visibile, raggi infrarossi, microonde e radioonde. Da notare che anche la luce è una radiazione elettromagnetica,il simbolo nm è un’unità di misura di lunghezza e corrispondente a 10 elevato alla -9 metri (cioè un milionesimo di millimetro)

Quando una radiazione elettromagnetica interagisce con la materia avvengono due fondamentali eventi: un trasferimento di energia dalla radiazione alla materia (assorbimento) cui segue una restituzione di energia sotto diverse forme (emissione).

La radiazione TeraHertz è una radiazione elettromagnetica che corrisponde all’intervallo di lunghezza d’onda compreso tra 1 millimetro (la più alta frequenza delle microonde) fino a 100 micrometri.  Questo tipo di radiazione, avendo la lunghezza d’onda maggiore di quella della luce, non è visibile all’occhio umano. Gran parte dell’interesse per le radiazione TeraHertz deriva dalla capacità di questa di riuscire a penetrare in profondità in molti materiali organici senza causare danni quali quelli che ci possono essere usando radiazioni ionizzanti come i raggi X. La radiazione TeraHertz viene rapidamente assorbita dall’acqua e dai metalli, entrambi questi elementi hanno infatti un alto coefficiente di assorbimento. L’acqua e i metalli assorbono quasi totalmente l’energia dallo spettro elettromagnetico, specialmente nella zona degli infrarossi che si trova come abbiamo visto vicino alla regione dei TeraHertz, ciò  può essere utilizzato per distinguere tra materiali con diversi contenuto di acqua, ad esempio, grasso e la carne magra. Queste proprietà si prestano bene anche ad applicazioni di processo e controllo di qualità, ma anche all’imaging biomedico o anche nello studio delle opere d’arte.

Le caratteristiche di assorbimento della radiazione TeraHertz variano notevolmente da materiale a materiale ed è proprio questa proprietà che viene sfruttata per ottenere le immagini.

Bibliografia:

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