Cos'è una guida d'onda?
Una guida d'onda è un oggetto che dirige il flusso di qualsiasi tipo di onda. Alcuni dei tipi più elementari includono fili o tubi cavi che possono guidare le onde sonore. Spesso, le guide d'onda vengono utilizzate per trasferire le onde elettromagnetiche tra le posizioni, in genere utilizzando un tubo cavo in metallo elettricamente conduttivo. Le guide d'onda sono comunemente utilizzate per trasferire segnali di potenza o di comunicazione. Ogni tipo di onda richiede un diverso tipo di guida.
Il tipo di onda che viene guidata determina la geometria della guida d'onda. La larghezza della guida deve, nella maggior parte dei casi, avere lo stesso ordine di grandezza della lunghezza delle onde che guiderà. Ciò significa che una fibra ottica che guida le onde luminose ad alta frequenza non sarà efficace nel guidare le onde sonore a bassa frequenza. Altri fattori, come quanta perdita di segnale o potenza è accettabile, aiutano anche a determinare la migliore guida d'onda per un compito specifico.
Le onde elettromagnetiche nello spazio normalmente si irradiano in tutte le direzioni dal loro punto di origine. Questo fa sì che le radiazioni perdano energia in proporzione al quadrato della sua distanza da quel punto di origine. Una guida d'onda consente alla radiazione di propagarsi in una sola dimensione in circostanze ideali, impedendole di perdere potenza mentre si propaga.
Le guide d'onda funzionano riflettendo l'onda sulle pareti della guida. Idealmente, le onde si propagheranno in uno schema a zigzag all'interno della guida d'onda. Ciò significa che una guida d'onda spesso funziona meglio quando ha una sezione circolare o quadrata.
Esistono molti tipi diversi di guide d'onda, dalle fibre ottiche che consentono la trasmissione di dati tramite le onde luminose al canale Sound Frequency and Ranging (SOFAR), uno strato di acqua nell'oceano che funge da guida d'onda naturale per il canto delle balene. I sistemi radar utilizzano guide d'onda per dirigere le onde radio verso un'antenna in modo che possano essere trasmesse alla corretta impedenza. Gli strumenti scientifici usano anche guide d'onda per misurare le proprietà acustiche e ottiche di vari oggetti.
Le guide d'onda sono state usate per secoli, molto prima che qualcuno capisse come funzionavano. La prima guida d'onda progettata per le onde sonore fu proposta da JJ Thomson, un fisico britannico, nel 1893, e testata da un altro fisico, OJ Lodge, l'anno successivo. Il lavoro è proseguito tra la fine del XIX e l'inizio del XX secolo, con gli scienziati che studiavano l'uso delle fibre ottiche come guide d'onda per la luce visibile negli anni '20.