Raggi infrarossi

Materie:	Appunti
Categoria:	Fisica
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Data:	18.05.2007
Numero di pagine:	35
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I Raggi infrarossi

I raggi infrarossi sono delle radiazione elettromagnetiche di lunghezza d'onda compresa tra 10-6 e 10-3 m, situate nella regione dello spettro che si estende dalla banda del visibile a quella delle onde radio; si manifesta sotto forma di calore e possono essere rilevati con particolari strumenti, detti bolometri.
Per spettro, in ottica, si intende una serie di colori, ottenuta dalla separazione di un raggio di luce bianca nelle sue diverse componenti: nell'ordine, violetto, blu, verde, giallo, arancione, rosso (un tempo anche l'indaco era riconosciuto tra i colori fondamentali). L'esempio più noto è l'arcobaleno, uno spettro naturale prodotto da fenomeni meteorologici, simili a quelli che si producono quando un raggio di sole attraversa un prisma di vetro.
Per bolometro si intende uno strumento usato per misurare piccole quantità di energia raggiante, dalle onde luminose alle microonde. Inventato nel 1881 dallo scienziato Langley, oggi è usato principalmente in astrofisica, per misurare l'energia termica proveniente da sorgenti lontane come le stelle.
La radiazione infrarossa viene sfruttata prevalentemente in dispositivi per la visione notturna o per la fotografia in situazioni di scarsa visibilità; poiché a differenza della luce visibile non viene diffusa dalla foschia, essa consente infatti di fotografare oggetti lontani anche in condizioni meteorologiche avverse.
La fotografia all’infrarosso.

Se trattate con coloranti speciali le emulsioni fotografiche possono diventare sensibili ai raggi infrarossi. Questi penetrano la foschia atmosferica e permettono di scattare foto molto dettagliate da lunga distanza o da alta quota. Poiché qualsiasi oggetto emana raggi infrarossi, questo tipo di fotografia può essere impiegato nella più completa oscurità. Rivela anche minime variazioni di temperatura, oltre che l'assorbimento o la riflessione di raggi infrarossi da parte degli oggetti. Alcune sostanze organiche come i vegetali, ad esempio, riflettono maggiormente questi raggi: le pellicole all'infrarosso tendono quindi a riprodurre come bianchi i toni verdi delle foglie, soprattutto se si utilizza un filtro rosso scuro. La fotografia all'infrarosso viene usata per diagnosi mediche, per rilevare eventuali falsificazioni in manoscritti o opere d'arte e per esaminare documenti in cattivo stato di conservazione. È stata impiegata, ad esempio, per analizzare i Manoscritti del Mar Morto.

Fotografia all'infrarosso
Fotografando una casa all'infrarosso è possibile osservare quali sono le zone più esposte alla dispersione del calore. Le aree nere sono quelle che lo trattengono meglio, mentre quelle bianche, che qui corrispondono alle finestre, sono responsabili delle massime perdite di energia termica.

Introdotte circa nel 1880, le tecniche all'infrarosso sono diventate oggi un importante strumento di indagine in svariati campi, quali la medicina, l'agricoltura o l'industria; esse permettono infatti di rilevare patologie che sfuggono anche all'analisi ai raggi X; di monitorare, attraverso dispositivi montati su aerei e satelliti artificiali, le condizioni dei raccolti e i danni prodotti da insetti o malattie su estese aree agricole; infine si rivelano molto preziose nella localizzazione di risorse minerarie.

Visori militari a raggi infrarossi, come quelli usati nella seconda guerra mondiale, consentono di individuare oggetti anche nella più completa oscurità; sono essenzialmente costituiti da una lampada che emette un fascio di raggi infrarossi e da un ricevitore che raccoglie la radiazione riflessa o diffusa dall'oggetto e la converte in immagini visibili.

Avvistamento notturno

L'avvistamento notturno, di solito per scopi militari, avviene utilizzando particolari visori, cioè degli strumenti che permettono di "vedere" al buio. I visori notturni funzionano sulla base di diversi principi: l'ingrandimento ottico delle più piccole quantità di luce, immagini infrarosse, e sistemi di rilevamento termico che creano immagini basandosi sulle differenze di temperatura.
Lo sniperscope, un congegno usato dagli alleati durante la seconda guerra mondiale, poteva rilevare la presenza di radiazione infrarossa o termica da oggetti che avevano una temperatura solo leggermente differente dall'ambiente circostante.
Il più noto dei visori notturni di recente costruzione è lo Starlight Scope (Telescopio a luce stellare), che fu usato largamente durante la guerra in Vietnam. Questo strumento esiste in diverse dimensioni ed è in grado di amplificare la luce esistente (dalla Luna o dalle stelle) fino a 50.000 volte. Con l'aiuto dei modelli più grandi e sofisticati, un soldato nell'oscurità può mirare accuratamente un bersaglio lontano quasi un chilometro.
Un altro tipo di visore notturno usato nel Vietnam era una speciale telecamera ad alta sensibilità, che era montata su aerei militari per localizzare bersagli al suolo nel buio. Un sistema speciale per elicotteri, chiamato INFANT (Iroquois Night Fighter and Night Tracker), era composto da due sistemi di avvistamento notturno: una telecamera ad alta sensibilità e un sistema di intensificazione dell'immagine simile a quello usato nello Starlight Scope.
Il cosiddetto FLIR (Forward Looking Infrared) è fra gli apparecchi di avvistamento notturno più avanzati e farà presto parte dell'equipaggiamento standard della maggior parte degli aerei militari degli Stati Uniti. Questo strumento avverte le differenze di temperatura di oggetti al suolo e proietta l'immagine dell'oggetto su uno schermo. Utile con tempo cattivo e di notte, il FLIR può anche localizzare oggetti camuffati e nascosti. Una delle sue capacità più interessanti è che un operatore esperto può usarlo per determinare se un serbatoio di carburante al suolo è pieno o vuoto.

Videocamere a raggi infrarossi

Le videocamere a raggi infrarossi (IR) sono dei dispositivi in grado di rivelare le radiazioni termiche emesse da un corpo qualsiasi, mediante i quali si ottiene una immagine degli oggetti stessi, anche quando questi non sono illuminati. Come suggerisce il tipo di informazioni fornito, le più immediate utilizzazioni delle videocamere IR si sono avute nel settore militare, dove sono impiegate da tempo per la visione notturna, con scopi di localizzazione, identificazione e puntamento. Tuttavia oggi sono numerosi anche gli impieghi pacifici. Pur essendo state inventate alla fine degli anni Venti, hanno avuto di recente un notevole impulso grazie a nuove tecnologie di realizzazione che utilizzano il siliciuro di platino.
Come è noto, l'occhio è in grado di percepire e distinguere con buona sensibilità le radiazioni che cadono nel visibile (corrispondenti all'intervallo tra 0,4 e 0,7 micron), mentre è assai meno adatto a raccogliere le informazioni contenute nello spettro infrarosso (da 1 a 5,7 micron). Le videocamere IR hanno quindi lo scopo di registrare tale radiazione e renderla utilizzabile convertendola in immagini visibili. Il principio su cui si basa, in generale, la formazione dell'immagine infrarossa è la differente emissione da parte di superfici a temperatura diversa. Il problema fondamentale di questa tecnologia è quello del contrasto nelle immagini, che risulta nettamente inferiore a quello fornito dalle riprese ottiche, cui siamo abituati. La scena risulta quindi dominata da una radiazione di fondo che corrisponde alla temperatura ambiente, intorno alla quale i particolari dei vari oggetti sono scarsamente differenziati. La ricerca nel campo delle videocamere IR ha perciò avuto come scopo fondamentale l'esaltazione del contrasto.
Per quanto riguarda la formazione dell'immagine, inizialmente si pensò di ottenere le immagini IR attraverso le modificazioni di colore indotte su una membrana coperta da uno strato sottile di olio. Questo, infatti, evaporava con una velocità dipendente dalla quantità di radiazione e ciò causava effetti di interferenza ottica. I difetti principali di questo metodo, sviluppato nel 1929 e detto a rivelazione termica, erano la lentezza e la scarsa sensibilità. Un primo miglioramento si ottenne in seguito, mediante la tecnica dei rivelatori quantici, utilizzata dalla Germania nel secondo conflitto mondiale, che era basata sulla rivelazione diretta dei fotoni. Il maggior inconveniente di questa tecnica era l'impossibilità di individuare oggetti che si trovassero a temperatura ambiente. Un decisivo passo avanti fu compiuto nel 1973, quando si pensò di far giungere i fotoni su un catodo a semiconduttore. Un sistema di questo tipo costituisce un esempio di diodo, un dispositivo che consente il passaggio della corrente in un solo verso. Difatti, all'interfaccia del sistema si forma una barriera di potenziale che in condizioni di bassa temperatura e di oscurità lascia passare dal metallo al semiconduttore solo una piccola frazione di portatori di carica. Tuttavia, quando sul platino giungono i fotoni, per assorbimento di essi, numerosi portatori acquistano una energia sufficiente a superare la barriera e vengono raccolti da un collettore, dando luogo a una corrente misurabile. In pratica la parte essenziale di una videocamera IR a fotoemissione interna consiste in una doppia schiera di minuscoli diodi, disposti su un chip di silicio. Il segnale ottenuto da ciascun diodo viene letto e convertito nel corrispondente livello di luminosità su uno schermo video, sul quale si va così a formare l'immagine. La fedeltà di riproduzione della distribuzione energetica dell'emissione termica e la buona uniformità e stabilità della risposta dei singoli diodi sono i pregi principali dalle videocamere basate sulla fotoemissione interna, e consentono di ottenere immagini di elevata qualità. D'altra parte anche il potere risolutivo è superiore a quello delle camere per riprese televisive.
Le videocamere IR sono utilizzate soprattutto negli impieghi di interesse militare, che del resto storicamente sono quelli che hanno sospinto la ricerca in questo campo negli anni della seconda guerra mondiale. Verso la metà degli anni Settanta sono stati presentati i primi modelli di carattere sperimentale di videocamere IR a fotoemissione interna, che sono oggi disponibili anche commercialmente. Il costante sviluppo della tecnologia ha notevolmente allargato il campo delle applicazioni permettendone svariati usi pacifici, anche se per alcuni è evidente la derivazione da quelli militari, come nel caso dei sistemi per l'atterraggio notturno, o in condizioni meteorologiche avverse, di aerei civili e dei sistemi di sorveglianza di magazzini e depositi. Altre applicazioni recenti riguardano il monitoraggio della lavorazione mediante raggi laser e la visualizzazione dei flussi termici in mezzi fluidi, che si aggiungono a precedenti impieghi nel controllo dell'inquinamento da petrolio, nel rilevamento di dati di interesse meteorologico e geofisico, nella ricerca di perdite e nella determinazione delle linee di sforzo nei materiali. Si prevede che gli sforzi futuri delle ricerche nel campo saranno centrati sulla possibilità di estendere l'intervallo di radiazione rilevabile, spingendosi verso lunghezze d'onda ancora maggiori.

Utilizzo dei raggi infrarossi in astronomia

L’astronomia all’infrarosso è una branca dell'astronomia che ha per oggetto la rilevazione e lo studio della radiazione infrarossa emessa dagli oggetti celesti. La radiazione infrarossa ha lunghezza d'onda compresa tra quella della luce visibile e quella delle onde radio; in particolare, è detta vicino infrarosso la regione dello spettro infrarosso più vicina al visibile, e lontano infrarosso quella più vicina alle radioonde. L'analisi della radiazione infrarossa presente nello spazio ha fornito molte informazioni sulla composizione delle atmosfere dei pianeti del sistema solare e ha permesso di raccogliere dati sulla temperatura delle stelle e sulla distribuzione dell'energia termica nelle nubi di polvere galattiche e intergalattiche. Osservazioni recenti hanno inoltre rivelato alcuni aspetti nascosti della struttura della nostra galassia, la Via Lattea.

Campi elettromagnetici in terapia – L’ipertermia

Per terapia ipertermica o ipertermia clinica si intende l’induzione nei tessuti biologici di temperature di poco superiori a quella fisiologica. Il riscaldamento dei tessuti realizzato tramite campi elettromagnetici è ampiamente utilizzato nei sistemi per ipertermia clinica. In tali terapie, si utilizza l’intervallo di frequenza che va dalle microonde alle onde corte, sino alle onde lunghe della diatermia. La potenza dissipata localmente per ottenere sopraelevazioni della temperatura di alcuni gradi centigradi (da 40-41 °C fino a 45 °C) nei tessuti bersaglio, corrisponde a valori di SAR di alcune centinaia di W/kg. Il riscaldamento dei tessuti tramite campi elettromagnetici presenta alcuni vantaggi rispetto alle altre forme di riscaldamento (conduzione, radiazione infrarossa). In particolare, sono superiori le profondità a cui si può arrivare nel trattamento.
L’ipertermia viene principalmente utilizzata, in clinica, nella terapia dei tumori e in fisioterapia.
L'ipertemia oncologica è una modalità terapeutica utilizzata per la cura dei tumori in associazione con le terapie più tradizionali finora in uso: la radioterapia e la chemioterapia. Attraverso l'uso di campi elettromagnetici a radiofrequenza, focalizzati da apposite antenne dette applicatori, il tessuto tumorale viene riscaldato fino ad una temperatura vicina o superiore ai 43 gradi centigradi e per un intervallo di tempo di circa un'ora. Il calore esalta gli effetti della radioterapia e della chemioterapia sul tumore, senza aumentare in modo eccessivo gli effetti collaterali (cioè gli inevitabili effetti debilitanti su tessuti sani ed organi derivanti dalla citotossicità di chemioterapia e radioterapia), permettendo un significativo miglioramento nel controllo della lesione (cioè della massa tumorale bersaglio). Vi sono alcuni grandi centri clinici europei specializzati (Olanda e Germania in particolare) ove l’impiego dell’ipertermia nella terapia oncologica è ordinariamente prescritto ed applicato per le neoplasie di elezione (recidive toraciche, grossi tumori della pelvi e dell’addome, ecc.).
In fisioterapia, il calore è stato impiegato da sempre per la cura delle tendinopatie e delle patologie reumatiche-articolari. Negli ultimi decenni è via via cresciuto l'interesse per le applicazioni delle microonde ai fini dell’induzione di un riscaldamento localizzato. Il calore prodotto in un punto diffonde nei tessuti circostanti per conduzione, ma soprattutto attraverso il sistema circolatorio. Il calore (controllato) agisce sui tessuti producendo: aumento del flusso sanguigno, riduzione dello stato infiammatorio, riduzione della rigidità articolare, riduzione del dolore.
Proprio per queste caratteristiche l’ipertermia elettromagnetica è utilizzata in fisioterapia in modo sempre più diffuso. La terapia non prevede disagi significativi né effetti collaterali per il paziente.
Un altro metodo fisico, momentaneamente utilizzato per altri scopi, ma che potrebbe avere applicazioni per quanto riguarda l'estrazione, è l'uso delle microonde.
Le applicazioni delle microonde sono varie e comprendono processi di disidratazione rapida, preparazione dei campioni di diversa origine, analisi degli elementi, trattamenti generali di riscaldamento, sterilizzazione prodotti alimentari. Proprio basandoci sull'osservazione, che le microonde determinano l'inattivazione di numerosi enzimi in seguito ad esposizione per tempi prolungati e che nelle forme più semplici di vita, quali cellule e microorganismi, causano la distruzione degli stessi o comunque cambiamenti della morfologia, nel metabolismo e nella capacità riproduttiva, si è pensato di utilizzarle per ottenere la disgregazione delle cellule batteriche, utilizzando ovviamente esposizioni limitate nel tempo se si vuole salvaguardare l'integrità parziale o totale del contenuto cellulare.

La natura della luce
La luce è un fenomeno fisico di natura energetica. Se, per esempio, riscaldiamo un corpo di materiale metallico fino a una certa temperatura, otteniamo un'emissione luminosa. La propagazione avviene sotto forma di radiazioni nello spazio vuoto e nei materiali solidi, liquidi e aeriformi, che consideriamo trasparenti alla luce. Una teoria scientifica - la teoria ondulatoria della luce - interpreta queste radiazioni come onde elettromagnetiche: un alternarsi ciclico di campi elettrici e magnetici concatenati, generati da rapidissime oscillazioni di cariche elettriche, variabili in intensità con legge sinusoidale e perpendicolari alla direzione in cui si muovono le radiazioni. Un fascio di luce è composto da un insieme di onde elettromagnetiche trasversali rispetto alla direzione di propagazione. Assunta come fenomeno di tipo ondulatorio, la radiazione elettromagnetica é caratterizzata da due grandezze fisiche: la lunghezza d'onda e la frequenza. La lunghezza d'onda, indicata solitamente con la lettera greca l, è la distanza, espressa in nanometri, percorsa dall'onda durante un ciclo completo di oscillazione. Il nanometro - unità di misura adottata dalla CIE (Commission Internationale de l'Eclarage) - è un sottomultiplo del metro: 1 nanometro (nm) equivale ad un miliardesimo di metro: 1 nm = 10-9 m. La frequenza, che ha per simbolo la lettera greca ¦ è il numero di cicli completi di oscillazione che avvengono in ogni secondo. Si esprime in hertz (Hz): 1 hertz equivale ad un ciclo al secondo.

figura 1.1 L'onda elettromagnetica
Sia i materiali condensati, cioè i solidi e i liquidi, che gli aeriformi, cioè i gas e i vapori, mantenuti a una temperatura superiore allo zero assoluto, generano radiazioni elettromagnetiche di diverse lunghezze d'onda e frequenze. L'insieme delle radiazioni conosciute è rappresentato nello spettro elettromagnetico. L'intervallo di lunghezza d'onda contenuto nello spettro è molto ampio: dai 10-5 nm ai 1016 nm, come si vede nella figura 1.2. Procedendo a ritroso dalle radiazioni con l più grande, troviamo il gruppo delle onde radio (suddivise in lunghe, medie, corte, ultracorte) che coprono complessivamente una gamma molto estesa: dalle migliaia di chilometri fino a pochi centimetri. Le più lunghe sono usate per le trasmissioni radio a grandissima distanza. Le più corte servono nei trasmettitori e ricevitori radiofonici, televisivi e nei radar.

Figura 1.2
Numerose sono le applicazioni delle microonde, radiazioni con l dell'ordine dei millimetri e frequenze che si estendono da circa 1 gigahertz alle centinaia di gigahertz (1 GHz = 109 Hz). Sono adottate tra l'altro nelle telecomunicazioni via satellite, nelle ricerche di fisica delle particelle e di radioastronomia, nel telerilevamento, in medicina a fini diagnostici e nelle terapie antitumorali. Gli impieghi di tipo domestico riguardano i sistemi di allarme antintrusione e i forni per la cottura in profondità dei cibi. Per quest'ultima si sfrutta la singolare proprietà delle microonde di disperdere una parte della loro energia sotto forma di calore all'interno dei corpi intercettati. La proprietà di trasferire energia termica contraddistingue tutta la famiglia delle radiazioni infrarosse, che occupa lo spettro da l = 1 mm a l = 780 nm. Nella tabella 1.1 sono indicate le radiazioni infrarosse con la simbologia (IR-A, IR-B, IR-C) e la ripartizione per intervalli di lunghezze d'onda stabilite convenzionalmente in sede CIE.
Radiazioni infrarosse
Intervalli di lunghezze d'onda (nm)
IR-A
780 ¸ 1400
IR-B
1400 ¸ 3000
IR-C
3000 ¸ 1000000
Tabella 1.1
Anche per le radiazioni ultraviolette si usa un pratico criterio di raggruppamento convenzionale basato sulle sigle UV-A, UV-B, UV-C, che serve, come meglio vedremo in seguito, a classificarle in funzione degli effetti prodotti sugli organismi viventi e sui materiali irraggiati. La ripartizione è qui di seguito riportata:
Radiazioni ultraviolette
Intervalli di lunghezze d'onda (nm)
UV-A
315 ¸ 400
UV-B
280 ¸ 315
UV-C
100 ¸ 280
Tabella 1.2

La banda dei raggi ultravioletti si sovrappone in parte a quella dei raggi X e questi, a loro volta, invadono il campo dei raggi gamma.
I raggi X sono le note radiazioni a lunghezza d'onda cortissima e frequenza molto elevata prodotte da strumenti costruiti dall'uomo. Dalle esplosioni nucleari si sprigionano i raggi gamma. Dagli spazi siderali riceviamo sia i raggi gamma che i raggi cosmici. Insieme occupano l'area estrema dello spettro.
Le radiazioni che l'organo visivo dell'uomo e in grado di ricevere e di tradurre in impulsi nervosi occupano una piccola porzione dello spettro: da 380 nm (limite dell'ultravioletto) a 780 nm (limite dell'infrarosso). Definiamo luce la sensazione prodotta dalle radiazioni comprese tra questi valori estremi di l. Solo all'interno di questo intervallo l'apparato visivo umano compie le proprie funzioni: ricevere, selezionare, strutturare le radiazioni provenienti dall'esterno e trasformarle in segnali nervosi da inviare ai lobi della corteccia cerebrale, dove sono codificati attraverso la complessa catena di reazioni fisico-chimiche che presiede al fenomeno della percezione visiva.
In quella piccola regione dello spettro elettromagnetico è concentrata l'energia indispensabile alla vita di tutta la biosfera. L'intero mondo vegetale vive e si riproduce convertendo l'energia contenuta nelle radiazioni luminose in energia chimica, attraverso il noto processo della fotosintesi clorofilliana. Grazie alla luce, le sostanze organiche complesse, costituite da molecole di carboidrati, sono sintetizzate, con il rilascio di ossigeno nell'aria, a partire da sostanze inorganiche semplici. La riproduzione delle piante - primo anello della catena alimentare - fornisce i materiali di base per la vita degli animali e dell'uomo.

Microonde nemiche della vita

“Immaginati in un concerto di musica, sentendo un quartetto di strumenti a corda che suona belle melodie di Mozart. Tutto è ben accordato e armonioso. Immediatamente arriva dietro a te un rumore assordante: una banda di rock con gli strumenti scordati e grandi casse acustiche distruggono a martellate, le melodie. Tu ti senti come se avessi ricevuto un colpo alla testa. Il quartetto si azzittisce…questo stesso effetto brutale e distruttivo hanno le microonde comparato al riscaldamento tradizionale sul fornello.”
Quando riscaldiamo una zuppa, il calore che viene dalla fiamma del fornello passa pian piano dalla pentola alla zuppa. L’olio nella friggitrice scalda e questo calore passa alla verdura o ad un altro alimento che vuoi scaldare. Quando cucini il riso il calore fa diventare porosa la parete delle cellule del chicco, l’acqua entra facendo gonfiare il chicco, che diventa morbido da masticare.
Quando la cottura è rapida – senza lasciar che l’alimento su rammollisca troppo – e quando evitiamo le fritture, che elevano troppo la temperatura, negli alimenti iniziano alcuni processi simili alla digestione nel corpo umano. In un certo senso la cottura riduce il lavoro dell’organismo. E’ vero che si formano anche altre sostanze che possono far male, ma questo è un altro discorso.
Nel microonde gli alimenti non sono esposti a un calore dolce, ma sottoposti in modo cruciale a una vibrazione tecnica, dura e anti-naturale.
Al contrario della luce solare e delle altre vibrazioni della natura, le vibrazioni del microonde non hanno come principio la corrente elettrica continua, ma la corrente alternata. Nel microonde, la corrente alternata fa sì che gli atomi, le molecole e le cellule cambiano polarità 2.5 milioni di volte per secondo. Le cellule piene d’acqua entrano in un gigantesco caos e così, l’attrito libera calore che scalda gli alimenti. Le molecole e le cellule sono polarizzate in modo distruttivo. Tutta la vita finisce, come tanti scienziati – Varga, Hertel e altri – dimostrano. Così nascono radicali liberi che causano grandi disagi nel corpo umano.
Per la immensa quantità di energia, le cellule degli alimenti si aprono in maniera esplosiva e la loro struttura biologica muore. Questo processo di distruzione assomiglia al processo di irradiazione degli alimenti. La proteina è più alterata che negli altri processi di cottura; il grasso del latte è trasformato in palline giganti; elementi vitali coma la vitamina C – per esempio, nel succo d’arancia sterilizzato al microonde questo è comune – o l’acido folico sono distrutti o degradati.
Durante i milioni di anni di storia dell’evoluzione, l’essere umano mai ha avuto contatto con questo tipo di alimentazione, che comincia ad agire nel suo organismo come un veleno. Questo fu constatato in ricerche minuziose che mostrarono gli effetti degli alimenti fatti nel forno a microonde e sull’essere umano.
Gli alimenti scaldati, scongelati o cotti nel microonde (latte e legumi) causarono alterazioni nel sangue:
diminuzioni dei tassi di emoglobina e dei linfociti (cellule che difendono l’organismo dalle malattie). Queste alterazioni indicano l’inizio di un processo morbido. Appare anche all’inizio di un processo cancerogeno. Oltre a questo fu provato che alimenti fatti nel forno a microonde trasmettono al vibrazione nociva, della microonda all’organismo che lo consuma. Così, possono apparire lesioni simili a quelle che conosciamo quando si subiscono irradiazioni dirette da microonde.
Anche se gli apparecchi dei microonde avessero una chiusura perfetta – che non c’è – la radiazione nociva prodotta sarebbe trasmessa all’essere umano. Nella letteratura scientifica, appaiono innumerevoli casi di lesioni da microonde. Il ricercatore Kàs, dell’università di Monaco, Germania, ha constatato, che le microonde pregiudicano le funzioni cerebrali; Levengood ha confermato mutazioni genetiche; Thomas mise in guardia, nella rivista medica tedesca, contro gli effetti nocivi delle microonde sul sistema nervoso centrale; il ricercatore nord-americano Knes dimostrò che le microonde possono provocare il distaccamento della retina, etc.
Nella preparazione degli alimenti, si è constatato che alcuni ortaggi, come carote o broccoli, non diventano ben morbidi nel forno a microonde, anche dopo irradiazione più prolungata, nonostante che la struttura cellulare sia completamente distrutta.
Siccome i cristalli di ghiaccio assorbono meno energia dell’acqua sorge un problema al momento di scongelare: le parti esterne degli alimenti risultano cotte, invece la parte interna è ancora congelata. La cottura è diseguale e i batteri, principalmente le salmonella, non sono totalmente distrutti. Questo contribuisce alle intossicazioni da salmonella, che aumentano ogni anno. Riscaldando il biberon nel microonde, abbiamo il problema contrario: il contenuto all’interno sta già bollendo e fuori è ancora tiepido, questo ha già causato ustioni. Esiste un altro fattore importante: il forno a microonde offre molta rapidità e comodità quando usato per decongelare e scaldare piatti pronti, ma aumenta ancora di più gli scarti di imballaggio.

I telefoni cellulari

Alla base della telefonia cellulare vi è la copertura di tutto il territorio interessato dal servizio attraverso una rete di antenne ricetrasmittenti fisse (Stazioni Radio Base) ciascuna delle quali serve una porzione di territorio indicata come "cella".
Le SRB ricevono i segnali dai cellulari, li inoltrano attraverso antenne direttive e, agendo all’occorrenza attraverso più stazioni, all’utente destinatario della comunicazione.
I sistemi radiomobili diffusi in Italia sono di due tipi: il sistema analogico E-TACS ed il sistema digitale GSM. I sistemi analogici trasmettono il segnale vocale direttamente, mentre quelli digitali trasformano dapprima il segnale in valori numerici per inoltrarlo in una fase successiva.
Rispetto al sistema analogico, il sistema di telefonia mobile digitale presenta notevoli vantaggi:
* I dati digitali non sono sensibili ai disturbi, come i dati su un CD musicale. Gli errori di trasmissione possono essere corretti e la qualità della ricezione è migliore.
* GSM è uno standard internazionale, per cui i cellulari GSM possono essere impiegati in diversi paesi di tutto il mondo.
* I cellulari GSM possono essere collegati al computer. In tal modo è possibile, ad esempio, trasmettere e ricevere fax o e-mail.

EFFETTI BIOLOGICI
I telefoni cellulari operano alla frequenza di circa 900 MHz (oggi anche 1800 MHz) che, secondo la suddivisione dello spettro elettromagnetico correntemente adottata, rientra tra le microonde. Le radiazioni di questa lunghezza d’onda vengono efficacemente assorbite dai tessuti biologici, in particolare da quelli ad alto contenuto d’acqua, dando luogo ad un loro riscaldamento. Il conseguente aumento della temperatura corporea può indurre effetti di varia natura e costituire quindi un fattore di rischio per la salute.
Grazie ai numerosi studi sperimentali e teorici sinora svolti, le modalità di assorbimento dell’energia elettromagnetica da parte del corpo umano sono oggi ben note. Alle frequenze tipiche della telefonia cellulare, tale assorbimento viene usualmente caratterizzato tramite il SAR (Specific Absorption Rate). Questa grandezza viene definita come la potenza elettromagnetica assorbita nel corpo per unità di massa, e si misura in Watt/ chilogrammo.
Negli ultimi anni sono stati inoltre sviluppati tutta una serie di esperimenti a livello europeo integrati in un progetto coordinato in ambito COST (Cooperazione Scientifica e Tecnica dell’Unione Europea). I risultati indicano in modo coerente che l’entità dell’assorbimento non dà luogo ad aumenti di temperatura significativi: le affermazioni riportate porterebbero quindi ad escludere qualunque tipo di effetto dannoso causato dal riscaldamento dei tessuti cerebrali.
Accanto a questi effetti di tipo termico (effetti acuti), è stato ipotizzato che, in conseguenza all’esposizione cronica a campi elettromagnetici, si possano verificare a lungo termine alcune forme di tumori. Queste affermazioni sono ancora prive di fondamento scientifico e sono spesso generate solo dalle informazioni amplificate dai mezzi di comunicazione.

CONSIGLI SULL’USO OTTIMALE DEL TELEFONINO
* Non conservare il cellulare acceso sul torace, in prossimità del cuore.
* Durante l'uso estrarre l'antenna dal corpo del cellulare o munirsi dell'apposita auricolare per allontanare il centro di emissione dalla testa.
* Evitare lunghi colloqui ed alternare spesso l'orecchio durante le conversazioni.
* Non tenere il cellulare acceso accanto a sè nelle ore di riposo.
* Non tenere il cellulare acceso in ambienti ospedalieri o in cui siano presenti apparecchiature elettromedicali, sugli aerei ed in presenza di persone con dispositivi attivi quali pacemaker o apparecchi acustici.
* I portatori di pacemaker o protesi elettroniche dovrebbero mantenere una distanza di sicurezza di almeno 30 cm dall'apparecchio.


I Raggi infrarossi

I raggi infrarossi sono delle radiazione elettromagnetiche di lunghezza d'onda compresa tra 10-6 e 10-3 m, situate nella regione dello spettro che si estende dalla banda del visibile a quella delle onde radio; si manifesta sotto forma di calore e possono essere rilevati con particolari strumenti, detti bolometri.
Per spettro, in ottica, si intende una serie di colori, ottenuta dalla separazione di un raggio di luce bianca nelle sue diverse componenti: nell'ordine, violetto, blu, verde, giallo, arancione, rosso (un tempo anche l'indaco era riconosciuto tra i colori fondamentali). L'esempio più noto è l'arcobaleno, uno spettro naturale prodotto da fenomeni meteorologici, simili a quelli che si producono quando un raggio di sole attraversa un prisma di vetro.
Per bolometro si intende uno strumento usato per misurare piccole quantità di energia raggiante, dalle onde luminose alle microonde. Inventato nel 1881 dallo scienziato Langley, oggi è usato principalmente in astrofisica, per misurare l'energia termica proveniente da sorgenti lontane come le stelle.
La radiazione infrarossa viene sfruttata prevalentemente in dispositivi per la visione notturna o per la fotografia in situazioni di scarsa visibilità; poiché a differenza della luce visibile non viene diffusa dalla foschia, essa consente infatti di fotografare oggetti lontani anche in condizioni meteorologiche avverse.
La fotografia all’infrarosso.

Se trattate con coloranti speciali le emulsioni fotografiche possono diventare sensibili ai raggi infrarossi. Questi penetrano la foschia atmosferica e permettono di scattare foto molto dettagliate da lunga distanza o da alta quota. Poiché qualsiasi oggetto emana raggi infrarossi, questo tipo di fotografia può essere impiegato nella più completa oscurità. Rivela anche minime variazioni di temperatura, oltre che l'assorbimento o la riflessione di raggi infrarossi da parte degli oggetti. Alcune sostanze organiche come i vegetali, ad esempio, riflettono maggiormente questi raggi: le pellicole all'infrarosso tendono quindi a riprodurre come bianchi i toni verdi delle foglie, soprattutto se si utilizza un filtro rosso scuro. La fotografia all'infrarosso viene usata per diagnosi mediche, per rilevare eventuali falsificazioni in manoscritti o opere d'arte e per esaminare documenti in cattivo stato di conservazione. È stata impiegata, ad esempio, per analizzare i Manoscritti del Mar Morto.

Fotografia all'infrarosso
Fotografando una casa all'infrarosso è possibile osservare quali sono le zone più esposte alla dispersione del calore. Le aree nere sono quelle che lo trattengono meglio, mentre quelle bianche, che qui corrispondono alle finestre, sono responsabili delle massime perdite di energia termica.

Introdotte circa nel 1880, le tecniche all'infrarosso sono diventate oggi un importante strumento di indagine in svariati campi, quali la medicina, l'agricoltura o l'industria; esse permettono infatti di rilevare patologie che sfuggono anche all'analisi ai raggi X; di monitorare, attraverso dispositivi montati su aerei e satelliti artificiali, le condizioni dei raccolti e i danni prodotti da insetti o malattie su estese aree agricole; infine si rivelano molto preziose nella localizzazione di risorse minerarie.

Visori militari a raggi infrarossi, come quelli usati nella seconda guerra mondiale, consentono di individuare oggetti anche nella più completa oscurità; sono essenzialmente costituiti da una lampada che emette un fascio di raggi infrarossi e da un ricevitore che raccoglie la radiazione riflessa o diffusa dall'oggetto e la converte in immagini visibili.

Avvistamento notturno

L'avvistamento notturno, di solito per scopi militari, avviene utilizzando particolari visori, cioè degli strumenti che permettono di "vedere" al buio. I visori notturni funzionano sulla base di diversi principi: l'ingrandimento ottico delle più piccole quantità di luce, immagini infrarosse, e sistemi di rilevamento termico che creano immagini basandosi sulle differenze di temperatura.
Lo sniperscope, un congegno usato dagli alleati durante la seconda guerra mondiale, poteva rilevare la presenza di radiazione infrarossa o termica da oggetti che avevano una temperatura solo leggermente differente dall'ambiente circostante.
Il più noto dei visori notturni di recente costruzione è lo Starlight Scope (Telescopio a luce stellare), che fu usato largamente durante la guerra in Vietnam. Questo strumento esiste in diverse dimensioni ed è in grado di amplificare la luce esistente (dalla Luna o dalle stelle) fino a 50.000 volte. Con l'aiuto dei modelli più grandi e sofisticati, un soldato nell'oscurità può mirare accuratamente un bersaglio lontano quasi un chilometro.
Un altro tipo di visore notturno usato nel Vietnam era una speciale telecamera ad alta sensibilità, che era montata su aerei militari per localizzare bersagli al suolo nel buio. Un sistema speciale per elicotteri, chiamato INFANT (Iroquois Night Fighter and Night Tracker), era composto da due sistemi di avvistamento notturno: una telecamera ad alta sensibilità e un sistema di intensificazione dell'immagine simile a quello usato nello Starlight Scope.
Il cosiddetto FLIR (Forward Looking Infrared) è fra gli apparecchi di avvistamento notturno più avanzati e farà presto parte dell'equipaggiamento standard della maggior parte degli aerei militari degli Stati Uniti. Questo strumento avverte le differenze di temperatura di oggetti al suolo e proietta l'immagine dell'oggetto su uno schermo. Utile con tempo cattivo e di notte, il FLIR può anche localizzare oggetti camuffati e nascosti. Una delle sue capacità più interessanti è che un operatore esperto può usarlo per determinare se un serbatoio di carburante al suolo è pieno o vuoto.

Videocamere a raggi infrarossi

Le videocamere a raggi infrarossi (IR) sono dei dispositivi in grado di rivelare le radiazioni termiche emesse da un corpo qualsiasi, mediante i quali si ottiene una immagine degli oggetti stessi, anche quando questi non sono illuminati. Come suggerisce il tipo di informazioni fornito, le più immediate utilizzazioni delle videocamere IR si sono avute nel settore militare, dove sono impiegate da tempo per la visione notturna, con scopi di localizzazione, identificazione e puntamento. Tuttavia oggi sono numerosi anche gli impieghi pacifici. Pur essendo state inventate alla fine degli anni Venti, hanno avuto di recente un notevole impulso grazie a nuove tecnologie di realizzazione che utilizzano il siliciuro di platino.
Come è noto, l'occhio è in grado di percepire e distinguere con buona sensibilità le radiazioni che cadono nel visibile (corrispondenti all'intervallo tra 0,4 e 0,7 micron), mentre è assai meno adatto a raccogliere le informazioni contenute nello spettro infrarosso (da 1 a 5,7 micron). Le videocamere IR hanno quindi lo scopo di registrare tale radiazione e renderla utilizzabile convertendola in immagini visibili. Il principio su cui si basa, in generale, la formazione dell'immagine infrarossa è la differente emissione da parte di superfici a temperatura diversa. Il problema fondamentale di questa tecnologia è quello del contrasto nelle immagini, che risulta nettamente inferiore a quello fornito dalle riprese ottiche, cui siamo abituati. La scena risulta quindi dominata da una radiazione di fondo che corrisponde alla temperatura ambiente, intorno alla quale i particolari dei vari oggetti sono scarsamente differenziati. La ricerca nel campo delle videocamere IR ha perciò avuto come scopo fondamentale l'esaltazione del contrasto.
Per quanto riguarda la formazione dell'immagine, inizialmente si pensò di ottenere le immagini IR attraverso le modificazioni di colore indotte su una membrana coperta da uno strato sottile di olio. Questo, infatti, evaporava con una velocità dipendente dalla quantità di radiazione e ciò causava effetti di interferenza ottica. I difetti principali di questo metodo, sviluppato nel 1929 e detto a rivelazione termica, erano la lentezza e la scarsa sensibilità. Un primo miglioramento si ottenne in seguito, mediante la tecnica dei rivelatori quantici, utilizzata dalla Germania nel secondo conflitto mondiale, che era basata sulla rivelazione diretta dei fotoni. Il maggior inconveniente di questa tecnica era l'impossibilità di individuare oggetti che si trovassero a temperatura ambiente. Un decisivo passo avanti fu compiuto nel 1973, quando si pensò di far giungere i fotoni su un catodo a semiconduttore. Un sistema di questo tipo costituisce un esempio di diodo, un dispositivo che consente il passaggio della corrente in un solo verso. Difatti, all'interfaccia del sistema si forma una barriera di potenziale che in condizioni di bassa temperatura e di oscurità lascia passare dal metallo al semiconduttore solo una piccola frazione di portatori di carica. Tuttavia, quando sul platino giungono i fotoni, per assorbimento di essi, numerosi portatori acquistano una energia sufficiente a superare la barriera e vengono raccolti da un collettore, dando luogo a una corrente misurabile. In pratica la parte essenziale di una videocamera IR a fotoemissione interna consiste in una doppia schiera di minuscoli diodi, disposti su un chip di silicio. Il segnale ottenuto da ciascun diodo viene letto e convertito nel corrispondente livello di luminosità su uno schermo video, sul quale si va così a formare l'immagine. La fedeltà di riproduzione della distribuzione energetica dell'emissione termica e la buona uniformità e stabilità della risposta dei singoli diodi sono i pregi principali dalle videocamere basate sulla fotoemissione interna, e consentono di ottenere immagini di elevata qualità. D'altra parte anche il potere risolutivo è superiore a quello delle camere per riprese televisive.
Le videocamere IR sono utilizzate soprattutto negli impieghi di interesse militare, che del resto storicamente sono quelli che hanno sospinto la ricerca in questo campo negli anni della seconda guerra mondiale. Verso la metà degli anni Settanta sono stati presentati i primi modelli di carattere sperimentale di videocamere IR a fotoemissione interna, che sono oggi disponibili anche commercialmente. Il costante sviluppo della tecnologia ha notevolmente allargato il campo delle applicazioni permettendone svariati usi pacifici, anche se per alcuni è evidente la derivazione da quelli militari, come nel caso dei sistemi per l'atterraggio notturno, o in condizioni meteorologiche avverse, di aerei civili e dei sistemi di sorveglianza di magazzini e depositi. Altre applicazioni recenti riguardano il monitoraggio della lavorazione mediante raggi laser e la visualizzazione dei flussi termici in mezzi fluidi, che si aggiungono a precedenti impieghi nel controllo dell'inquinamento da petrolio, nel rilevamento di dati di interesse meteorologico e geofisico, nella ricerca di perdite e nella determinazione delle linee di sforzo nei materiali. Si prevede che gli sforzi futuri delle ricerche nel campo saranno centrati sulla possibilità di estendere l'intervallo di radiazione rilevabile, spingendosi verso lunghezze d'onda ancora maggiori.

Utilizzo dei raggi infrarossi in astronomia

L’astronomia all’infrarosso è una branca dell'astronomia che ha per oggetto la rilevazione e lo studio della radiazione infrarossa emessa dagli oggetti celesti. La radiazione infrarossa ha lunghezza d'onda compresa tra quella della luce visibile e quella delle onde radio; in particolare, è detta vicino infrarosso la regione dello spettro infrarosso più vicina al visibile, e lontano infrarosso quella più vicina alle radioonde. L'analisi della radiazione infrarossa presente nello spazio ha fornito molte informazioni sulla composizione delle atmosfere dei pianeti del sistema solare e ha permesso di raccogliere dati sulla temperatura delle stelle e sulla distribuzione dell'energia termica nelle nubi di polvere galattiche e intergalattiche. Osservazioni recenti hanno inoltre rivelato alcuni aspetti nascosti della struttura della nostra galassia, la Via Lattea.

Campi elettromagnetici in terapia – L’ipertermia

Per terapia ipertermica o ipertermia clinica si intende l’induzione nei tessuti biologici di temperature di poco superiori a quella fisiologica. Il riscaldamento dei tessuti realizzato tramite campi elettromagnetici è ampiamente utilizzato nei sistemi per ipertermia clinica. In tali terapie, si utilizza l’intervallo di frequenza che va dalle microonde alle onde corte, sino alle onde lunghe della diatermia. La potenza dissipata localmente per ottenere sopraelevazioni della temperatura di alcuni gradi centigradi (da 40-41 °C fino a 45 °C) nei tessuti bersaglio, corrisponde a valori di SAR di alcune centinaia di W/kg. Il riscaldamento dei tessuti tramite campi elettromagnetici presenta alcuni vantaggi rispetto alle altre forme di riscaldamento (conduzione, radiazione infrarossa). In particolare, sono superiori le profondità a cui si può arrivare nel trattamento.
L’ipertermia viene principalmente utilizzata, in clinica, nella terapia dei tumori e in fisioterapia.
L'ipertemia oncologica è una modalità terapeutica utilizzata per la cura dei tumori in associazione con le terapie più tradizionali finora in uso: la radioterapia e la chemioterapia. Attraverso l'uso di campi elettromagnetici a radiofrequenza, focalizzati da apposite antenne dette applicatori, il tessuto tumorale viene riscaldato fino ad una temperatura vicina o superiore ai 43 gradi centigradi e per un intervallo di tempo di circa un'ora. Il calore esalta gli effetti della radioterapia e della chemioterapia sul tumore, senza aumentare in modo eccessivo gli effetti collaterali (cioè gli inevitabili effetti debilitanti su tessuti sani ed organi derivanti dalla citotossicità di chemioterapia e radioterapia), permettendo un significativo miglioramento nel controllo della lesione (cioè della massa tumorale bersaglio). Vi sono alcuni grandi centri clinici europei specializzati (Olanda e Germania in particolare) ove l’impiego dell’ipertermia nella terapia oncologica è ordinariamente prescritto ed applicato per le neoplasie di elezione (recidive toraciche, grossi tumori della pelvi e dell’addome, ecc.).
In fisioterapia, il calore è stato impiegato da sempre per la cura delle tendinopatie e delle patologie reumatiche-articolari. Negli ultimi decenni è via via cresciuto l'interesse per le applicazioni delle microonde ai fini dell’induzione di un riscaldamento localizzato. Il calore prodotto in un punto diffonde nei tessuti circostanti per conduzione, ma soprattutto attraverso il sistema circolatorio. Il calore (controllato) agisce sui tessuti producendo: aumento del flusso sanguigno, riduzione dello stato infiammatorio, riduzione della rigidità articolare, riduzione del dolore.
Proprio per queste caratteristiche l’ipertermia elettromagnetica è utilizzata in fisioterapia in modo sempre più diffuso. La terapia non prevede disagi significativi né effetti collaterali per il paziente.
Un altro metodo fisico, momentaneamente utilizzato per altri scopi, ma che potrebbe avere applicazioni per quanto riguarda l'estrazione, è l'uso delle microonde.
Le applicazioni delle microonde sono varie e comprendono processi di disidratazione rapida, preparazione dei campioni di diversa origine, analisi degli elementi, trattamenti generali di riscaldamento, sterilizzazione prodotti alimentari. Proprio basandoci sull'osservazione, che le microonde determinano l'inattivazione di numerosi enzimi in seguito ad esposizione per tempi prolungati e che nelle forme più semplici di vita, quali cellule e microorganismi, causano la distruzione degli stessi o comunque cambiamenti della morfologia, nel metabolismo e nella capacità riproduttiva, si è pensato di utilizzarle per ottenere la disgregazione delle cellule batteriche, utilizzando ovviamente esposizioni limitate nel tempo se si vuole salvaguardare l'integrità parziale o totale del contenuto cellulare.

La natura della luce
La luce è un fenomeno fisico di natura energetica. Se, per esempio, riscaldiamo un corpo di materiale metallico fino a una certa temperatura, otteniamo un'emissione luminosa. La propagazione avviene sotto forma di radiazioni nello spazio vuoto e nei materiali solidi, liquidi e aeriformi, che consideriamo trasparenti alla luce. Una teoria scientifica - la teoria ondulatoria della luce - interpreta queste radiazioni come onde elettromagnetiche: un alternarsi ciclico di campi elettrici e magnetici concatenati, generati da rapidissime oscillazioni di cariche elettriche, variabili in intensità con legge sinusoidale e perpendicolari alla direzione in cui si muovono le radiazioni. Un fascio di luce è composto da un insieme di onde elettromagnetiche trasversali rispetto alla direzione di propagazione. Assunta come fenomeno di tipo ondulatorio, la radiazione elettromagnetica é caratterizzata da due grandezze fisiche: la lunghezza d'onda e la frequenza. La lunghezza d'onda, indicata solitamente con la lettera greca l, è la distanza, espressa in nanometri, percorsa dall'onda durante un ciclo completo di oscillazione. Il nanometro - unità di misura adottata dalla CIE (Commission Internationale de l'Eclarage) - è un sottomultiplo del metro: 1 nanometro (nm) equivale ad un miliardesimo di metro: 1 nm = 10-9 m. La frequenza, che ha per simbolo la lettera greca ¦ è il numero di cicli completi di oscillazione che avvengono in ogni secondo. Si esprime in hertz (Hz): 1 hertz equivale ad un ciclo al secondo.

figura 1.1 L'onda elettromagnetica
Sia i materiali condensati, cioè i solidi e i liquidi, che gli aeriformi, cioè i gas e i vapori, mantenuti a una temperatura superiore allo zero assoluto, generano radiazioni elettromagnetiche di diverse lunghezze d'onda e frequenze. L'insieme delle radiazioni conosciute è rappresentato nello spettro elettromagnetico. L'intervallo di lunghezza d'onda contenuto nello spettro è molto ampio: dai 10-5 nm ai 1016 nm, come si vede nella figura 1.2. Procedendo a ritroso dalle radiazioni con l più grande, troviamo il gruppo delle onde radio (suddivise in lunghe, medie, corte, ultracorte) che coprono complessivamente una gamma molto estesa: dalle migliaia di chilometri fino a pochi centimetri. Le più lunghe sono usate per le trasmissioni radio a grandissima distanza. Le più corte servono nei trasmettitori e ricevitori radiofonici, televisivi e nei radar.

Figura 1.2
Numerose sono le applicazioni delle microonde, radiazioni con l dell'ordine dei millimetri e frequenze che si estendono da circa 1 gigahertz alle centinaia di gigahertz (1 GHz = 109 Hz). Sono adottate tra l'altro nelle telecomunicazioni via satellite, nelle ricerche di fisica delle particelle e di radioastronomia, nel telerilevamento, in medicina a fini diagnostici e nelle terapie antitumorali. Gli impieghi di tipo domestico riguardano i sistemi di allarme antintrusione e i forni per la cottura in profondità dei cibi. Per quest'ultima si sfrutta la singolare proprietà delle microonde di disperdere una parte della loro energia sotto forma di calore all'interno dei corpi intercettati. La proprietà di trasferire energia termica contraddistingue tutta la famiglia delle radiazioni infrarosse, che occupa lo spettro da l = 1 mm a l = 780 nm. Nella tabella 1.1 sono indicate le radiazioni infrarosse con la simbologia (IR-A, IR-B, IR-C) e la ripartizione per intervalli di lunghezze d'onda stabilite convenzionalmente in sede CIE.
Radiazioni infrarosse
Intervalli di lunghezze d'onda (nm)
IR-A
780 ¸ 1400
IR-B
1400 ¸ 3000
IR-C
3000 ¸ 1000000
Tabella 1.1
Anche per le radiazioni ultraviolette si usa un pratico criterio di raggruppamento convenzionale basato sulle sigle UV-A, UV-B, UV-C, che serve, come meglio vedremo in seguito, a classificarle in funzione degli effetti prodotti sugli organismi viventi e sui materiali irraggiati. La ripartizione è qui di seguito riportata:
Radiazioni ultraviolette
Intervalli di lunghezze d'onda (nm)
UV-A
315 ¸ 400
UV-B
280 ¸ 315
UV-C
100 ¸ 280
Tabella 1.2

La banda dei raggi ultravioletti si sovrappone in parte a quella dei raggi X e questi, a loro volta, invadono il campo dei raggi gamma.
I raggi X sono le note radiazioni a lunghezza d'onda cortissima e frequenza molto elevata prodotte da strumenti costruiti dall'uomo. Dalle esplosioni nucleari si sprigionano i raggi gamma. Dagli spazi siderali riceviamo sia i raggi gamma che i raggi cosmici. Insieme occupano l'area estrema dello spettro.
Le radiazioni che l'organo visivo dell'uomo e in grado di ricevere e di tradurre in impulsi nervosi occupano una piccola porzione dello spettro: da 380 nm (limite dell'ultravioletto) a 780 nm (limite dell'infrarosso). Definiamo luce la sensazione prodotta dalle radiazioni comprese tra questi valori estremi di l. Solo all'interno di questo intervallo l'apparato visivo umano compie le proprie funzioni: ricevere, selezionare, strutturare le radiazioni provenienti dall'esterno e trasformarle in segnali nervosi da inviare ai lobi della corteccia cerebrale, dove sono codificati attraverso la complessa catena di reazioni fisico-chimiche che presiede al fenomeno della percezione visiva.
In quella piccola regione dello spettro elettromagnetico è concentrata l'energia indispensabile alla vita di tutta la biosfera. L'intero mondo vegetale vive e si riproduce convertendo l'energia contenuta nelle radiazioni luminose in energia chimica, attraverso il noto processo della fotosintesi clorofilliana. Grazie alla luce, le sostanze organiche complesse, costituite da molecole di carboidrati, sono sintetizzate, con il rilascio di ossigeno nell'aria, a partire da sostanze inorganiche semplici. La riproduzione delle piante - primo anello della catena alimentare - fornisce i materiali di base per la vita degli animali e dell'uomo.

Microonde nemiche della vita

“Immaginati in un concerto di musica, sentendo un quartetto di strumenti a corda che suona belle melodie di Mozart. Tutto è ben accordato e armonioso. Immediatamente arriva dietro a te un rumore assordante: una banda di rock con gli strumenti scordati e grandi casse acustiche distruggono a martellate, le melodie. Tu ti senti come se avessi ricevuto un colpo alla testa. Il quartetto si azzittisce…questo stesso effetto brutale e distruttivo hanno le microonde comparato al riscaldamento tradizionale sul fornello.”
Quando riscaldiamo una zuppa, il calore che viene dalla fiamma del fornello passa pian piano dalla pentola alla zuppa. L’olio nella friggitrice scalda e questo calore passa alla verdura o ad un altro alimento che vuoi scaldare. Quando cucini il riso il calore fa diventare porosa la parete delle cellule del chicco, l’acqua entra facendo gonfiare il chicco, che diventa morbido da masticare.
Quando la cottura è rapida – senza lasciar che l’alimento su rammollisca troppo – e quando evitiamo le fritture, che elevano troppo la temperatura, negli alimenti iniziano alcuni processi simili alla digestione nel corpo umano. In un certo senso la cottura riduce il lavoro dell’organismo. E’ vero che si formano anche altre sostanze che possono far male, ma questo è un altro discorso.
Nel microonde gli alimenti non sono esposti a un calore dolce, ma sottoposti in modo cruciale a una vibrazione tecnica, dura e anti-naturale.
Al contrario della luce solare e delle altre vibrazioni della natura, le vibrazioni del microonde non hanno come principio la corrente elettrica continua, ma la corrente alternata. Nel microonde, la corrente alternata fa sì che gli atomi, le molecole e le cellule cambiano polarità 2.5 milioni di volte per secondo. Le cellule piene d’acqua entrano in un gigantesco caos e così, l’attrito libera calore che scalda gli alimenti. Le molecole e le cellule sono polarizzate in modo distruttivo. Tutta la vita finisce, come tanti scienziati – Varga, Hertel e altri – dimostrano. Così nascono radicali liberi che causano grandi disagi nel corpo umano.
Per la immensa quantità di energia, le cellule degli alimenti si aprono in maniera esplosiva e la loro struttura biologica muore. Questo processo di distruzione assomiglia al processo di irradiazione degli alimenti. La proteina è più alterata che negli altri processi di cottura; il grasso del latte è trasformato in palline giganti; elementi vitali coma la vitamina C – per esempio, nel succo d’arancia sterilizzato al microonde questo è comune – o l’acido folico sono distrutti o degradati.
Durante i milioni di anni di storia dell’evoluzione, l’essere umano mai ha avuto contatto con questo tipo di alimentazione, che comincia ad agire nel suo organismo come un veleno. Questo fu constatato in ricerche minuziose che mostrarono gli effetti degli alimenti fatti nel forno a microonde e sull’essere umano.
Gli alimenti scaldati, scongelati o cotti nel microonde (latte e legumi) causarono alterazioni nel sangue:
diminuzioni dei tassi di emoglobina e dei linfociti (cellule che difendono l’organismo dalle malattie). Queste alterazioni indicano l’inizio di un processo morbido. Appare anche all’inizio di un processo cancerogeno. Oltre a questo fu provato che alimenti fatti nel forno a microonde trasmettono al vibrazione nociva, della microonda all’organismo che lo consuma. Così, possono apparire lesioni simili a quelle che conosciamo quando si subiscono irradiazioni dirette da microonde.
Anche se gli apparecchi dei microonde avessero una chiusura perfetta – che non c’è – la radiazione nociva prodotta sarebbe trasmessa all’essere umano. Nella letteratura scientifica, appaiono innumerevoli casi di lesioni da microonde. Il ricercatore Kàs, dell’università di Monaco, Germania, ha constatato, che le microonde pregiudicano le funzioni cerebrali; Levengood ha confermato mutazioni genetiche; Thomas mise in guardia, nella rivista medica tedesca, contro gli effetti nocivi delle microonde sul sistema nervoso centrale; il ricercatore nord-americano Knes dimostrò che le microonde possono provocare il distaccamento della retina, etc.
Nella preparazione degli alimenti, si è constatato che alcuni ortaggi, come carote o broccoli, non diventano ben morbidi nel forno a microonde, anche dopo irradiazione più prolungata, nonostante che la struttura cellulare sia completamente distrutta.
Siccome i cristalli di ghiaccio assorbono meno energia dell’acqua sorge un problema al momento di scongelare: le parti esterne degli alimenti risultano cotte, invece la parte interna è ancora congelata. La cottura è diseguale e i batteri, principalmente le salmonella, non sono totalmente distrutti. Questo contribuisce alle intossicazioni da salmonella, che aumentano ogni anno. Riscaldando il biberon nel microonde, abbiamo il problema contrario: il contenuto all’interno sta già bollendo e fuori è ancora tiepido, questo ha già causato ustioni. Esiste un altro fattore importante: il forno a microonde offre molta rapidità e comodità quando usato per decongelare e scaldare piatti pronti, ma aumenta ancora di più gli scarti di imballaggio.

I telefoni cellulari

Alla base della telefonia cellulare vi è la copertura di tutto il territorio interessato dal servizio attraverso una rete di antenne ricetrasmittenti fisse (Stazioni Radio Base) ciascuna delle quali serve una porzione di territorio indicata come "cella".
Le SRB ricevono i segnali dai cellulari, li inoltrano attraverso antenne direttive e, agendo all’occorrenza attraverso più stazioni, all’utente destinatario della comunicazione.
I sistemi radiomobili diffusi in Italia sono di due tipi: il sistema analogico E-TACS ed il sistema digitale GSM. I sistemi analogici trasmettono il segnale vocale direttamente, mentre quelli digitali trasformano dapprima il segnale in valori numerici per inoltrarlo in una fase successiva.
Rispetto al sistema analogico, il sistema di telefonia mobile digitale presenta notevoli vantaggi:
* I dati digitali non sono sensibili ai disturbi, come i dati su un CD musicale. Gli errori di trasmissione possono essere corretti e la qualità della ricezione è migliore.
* GSM è uno standard internazionale, per cui i cellulari GSM possono essere impiegati in diversi paesi di tutto il mondo.
* I cellulari GSM possono essere collegati al computer. In tal modo è possibile, ad esempio, trasmettere e ricevere fax o e-mail.

EFFETTI BIOLOGICI
I telefoni cellulari operano alla frequenza di circa 900 MHz (oggi anche 1800 MHz) che, secondo la suddivisione dello spettro elettromagnetico correntemente adottata, rientra tra le microonde. Le radiazioni di questa lunghezza d’onda vengono efficacemente assorbite dai tessuti biologici, in particolare da quelli ad alto contenuto d’acqua, dando luogo ad un loro riscaldamento. Il conseguente aumento della temperatura corporea può indurre effetti di varia natura e costituire quindi un fattore di rischio per la salute.
Grazie ai numerosi studi sperimentali e teorici sinora svolti, le modalità di assorbimento dell’energia elettromagnetica da parte del corpo umano sono oggi ben note. Alle frequenze tipiche della telefonia cellulare, tale assorbimento viene usualmente caratterizzato tramite il SAR (Specific Absorption Rate). Questa grandezza viene definita come la potenza elettromagnetica assorbita nel corpo per unità di massa, e si misura in Watt/ chilogrammo.
Negli ultimi anni sono stati inoltre sviluppati tutta una serie di esperimenti a livello europeo integrati in un progetto coordinato in ambito COST (Cooperazione Scientifica e Tecnica dell’Unione Europea). I risultati indicano in modo coerente che l’entità dell’assorbimento non dà luogo ad aumenti di temperatura significativi: le affermazioni riportate porterebbero quindi ad escludere qualunque tipo di effetto dannoso causato dal riscaldamento dei tessuti cerebrali.
Accanto a questi effetti di tipo termico (effetti acuti), è stato ipotizzato che, in conseguenza all’esposizione cronica a campi elettromagnetici, si possano verificare a lungo termine alcune forme di tumori. Queste affermazioni sono ancora prive di fondamento scientifico e sono spesso generate solo dalle informazioni amplificate dai mezzi di comunicazione.

CONSIGLI SULL’USO OTTIMALE DEL TELEFONINO
* Non conservare il cellulare acceso sul torace, in prossimità del cuore.
* Durante l'uso estrarre l'antenna dal corpo del cellulare o munirsi dell'apposita auricolare per allontanare il centro di emissione dalla testa.
* Evitare lunghi colloqui ed alternare spesso l'orecchio durante le conversazioni.
* Non tenere il cellulare acceso accanto a sè nelle ore di riposo.
* Non tenere il cellulare acceso in ambienti ospedalieri o in cui siano presenti apparecchiature elettromedicali, sugli aerei ed in presenza di persone con dispositivi attivi quali pacemaker o apparecchi acustici.
* I portatori di pacemaker o protesi elettroniche dovrebbero mantenere una distanza di sicurezza di almeno 30 cm dall'apparecchio.