Nel mondo dell'elettronica si incontrano spesso le cosiddette "onde"; siano esse le onde acustiche, luminose, le onde radio, ecc. 

Le "onde" sono di solito compressioni e decompressioni dell'aria, che a seconda della loro natura, velocità e delle loro dimensioni fisiche hanno delle proprietà molto differenti. Cio' che caratterizza un'onda (sia essa un'onda del mare o un'onda elettromagnetica) è sopratutto una coppia di elementi: 1.la frequenza. E' un numero che indica quante onde vi sono al secondo. Se vi sono due onde al secondo si ha una frequenza di 2 Hz, se si hanno 100.000 onde al secondo si ha 100.000 Hz. E' un concetto fondamentale e non troppo difficile: immaginate di "vedere" quante onde vengono generate in un secondo, siano esse onde praticate nell'acqua o nell'aria. Queste onde possono essere più o meno "veloci", e quindi si misura il numero di onde al secondo. In secondo luogo, queste onde possono essere più o meno grandi. Vi sono i cavalloni marini e le piccole onde create da un sasso che cade in uno stagno. Si può misurare la dimensione fisica dell'onda, prima di tutto misurando la sua lunghezza, ovvero la distanza tra un'onda e quella successiva. In secondo luogo si può misurare la sua ampiezza, ovvero la distanza tra l'avvallamento e la cresta. Frequenza, ampiezza e lunghezza d'onda definiscono abbastanza bene il comportamento di un'onda. 
Vi sono onde (quelle radio e luminose) che viaggiano sempre alla stessa velocità, ovvero 300.000 Km/secondo. Se viaggiano alla stessa velocità, e divengono più grandi, ecco che ne devono passare meno al secondo, per compensare le maggiori dimensioni: se non aumenterebbero in velocità. Allo stesso modo, se un'onda diviene più corta, occorre che ne passino di più al secondo, altrimenti questo "accorciamento" delle onde (a parità di numero di onde) rallenterebbe la loro velocità. 

Ne consegue una legge importante: la lunghezza d'onda è inversamente proporzionale alla frequenza. 

Man mano aumenta la frequenza (il numero di onde) diminuisce la lunghezza dell'onda. Man mano l'onda diventa più lunga, per mantenere la stessa velocità deve diminuire la frequenza. 
Quindi, un'onda radio di 10 cm di lunghezza d'onda avrà una frequenza minore di un'onda di 2cm. 
Infatti:
300000Km/s /0.1= 3.10(sesta)KHz=3GHz
300000Km/s/0.02=15.10(sesta)KHz=15GHz

le onde radio sono una famiglia di onde chiamate spesso anche "hertziane". Come ogni onda (comprese quelle del mare) hanno una lunghezza d'onda (in pratica, corrisponde alla loro dimensione fisica) e una frequenza (quante onde vi sono al secondo). Le onde radio si spostano tutte alla medesima velocità, che è quella della luce, ed è quella massima che si riesce a trovare nel nostro mondo, ovvero 300.000 Km al secondo. E' stato detto sopra che le onde radio (avendo la stessa velocità) quando sono molto frequenti (ne passano molte ogni secondo) devono essere brevi. Quando ne passano poche al secondo (a parità di velocità) devono essere più "lunghe". Quindi, la lunghezza d'onda è un valore all'inverso rispetto alla frequenza. Ne consegue che un'onda ad alta frequenza (esempio, a 2 milioni di onde al secondo) è di dimensioni più piccole di una a frequenza più bassa. E una frequenza maggiore ha dimensioni ancora minori. 

Le onde radio molto lunghe (nell'ordine dei metri o addirittura decine di metri) sono in grado di attraversare ostacoli naturali, montagne, eccetera. 

Quindi, le emissioni radio a frequenze relativamente basse e con onde lunghe arrivano molto lontano. Le emissioni radio con frequenze più elevate ( quindi, con lunghezza d'onda più corta) si propagano invece praticamente solo in linea retta: se incontrano una montagna, un palazzo od un ostacolo qualunque si arrestano o vengono riflesse. In pratica, le onde radio più elevate (quelle usate -tanto per capirci- per inviare i canali televisivi o per qualunque trasmissione da satellite) si propagano " a vista": dove l'occhio è in grado di "vedere" viaggiano, dove la vista viene ostacolata da qualche ostacolo si fermano. 

In mezzo a questi due estremi vi sono naturalmente delle onde con delle caratteristiche intermedie. 

le onde luminose si comportano in effetti come queste onde radio dalle dimensioni molto piccole. Le onde luminose tuttavia hanno delle lunghezze d'onda molto più piccole delle onde radio. 

Quando avrete a che fare con rice-trasmittenti che fanno uso di onde molto corte, sappiate dunque che avrete a che fare con apparecchi molto direttivi, che trasmettono e ricevono in linea retta, e aggirano gli ostacoli con difficoltà. D'altra parte l'uso di onde corte incrementa la possibilità che qualcuno ascolti la vostra conversazione. Negli ultimi decenni si è scelto sempre di adottare delle frequenze più elevate, e quindi le tipiche emissioni radio e televisive di questi ultimi anni sono basate su frequenze enormemente più elevate di quelle impiegate nelle prime trasmissioni radio o televisive. 

Cosa succede quando si alza o si abbassa il volume di un amplificatore o di una radio? Le onde mantengono la stessa forma, solo che sono più o meno "ampie". In B vedete che il suon è lo stesso, solo che è riprodotto ad un volume più basso. 

Ma come viene trasportato un segnale audio o video su un'onda radio? 

Le onde audio hanno una frequenza molto inferiore a quelle radio che le devono trasportare. Ecco allora che si usa l'onda audio (vedi figura) per "modulare" un'onda radio. Nel primo caso esemplificato dalla figura si vede una modulazione in ampiezza (AM). Nel secondo caso, si vede una modulazione in frequenza. In pratica, l'onda audio cambia la frequenza (il numero di onde al secondo) a seconda se l'onda audio sale o scende. La modulazione in frequenza è spesso abbreviata in FM (dall'inglese Frequency Modulation). E' un sistema molto più complicato della modulazione in ampiezza, ma offre vari vantaggi: l'onda ha sempre le stesse dimensioni, cosa che consente l'ottimizzazione dell'antenna ricevente, e poi la trasmissione è meno sensibile alle interferenze, e il segnale è meno disturbato. 

Le emissioni televisive si propagano dunque in linea retta: questo spiega perchè vi sono così tanti ripetitori e perchè le antenne vengono messe in alto sui tetti: si diceva che la propagazione è in qualche modo "a vista", e quindi dall'alto dei tetti si "vede meglio" il trasmettitore che non a Terra. 
 

Ecco lo schema di una 
delle antenne più usate. 
Si chiama antenna "Yagi", 
dal nome del suo inventore, 
un giapponese. 
Essa è caratterizzata da una
serie di sbarre metalliche ordinate 
dalla più corta alla più lunga, 
poste davanti all'antenna vera e propria , 
che è l'elemento ripiegato su se stesso. 
Un'antenna di questo tipo privilegia 
la cattura delle onde hertziane 
che arrivano davanti, e lascia in 
ombra le onde che arrivano dai lati. 
Ecco perchè le antenen Yagi 
poste sui nostri tetti vanno orientate 
verso il trasmettitore: esse 
ricevono meglio quando 
sono orientate 
con l'elemento più corto 
verso la sorgente di onde. 
Anche se si vogliono captare
le onde trasmesse ad esempio 
dal un tarsmettiore di un collega, 
occorre far girare l'antenna 
nella direzione del trasmettitore 
se si vuol ottenere il risultato 
di una ricezione più forte. 
La struttura dell'antenna Yagi 
permette infatti un'amplificazione delle 
onde ricevute. Una trasmissione 
molto debole risulta dunque più chiara e 
più forte con un'antenna come 
questa orientata bene. Spesso si pone 
il problema di captare 
l'emissione giusta (magari debole) 
in mezzo alle 
altre trasmissioni che interferiscono. 
Questo capita molto spesso s 
opratutto in Italia, dove vi è un 
accavallarsi spesso caotico di 
emissioni dovute alla grande 
quantità di emittenti radioe televisive. 
Per abbassare il volume delle 
emissioni che arrivano dai lati 
(schematizzate in figura da delle palline) 
si possono mettere degli schermi 
formati da reti metalliche, qui rese
da rettangoli In grigio). 

Un'antenna di questo tipo 
privilegia la cattura delle 
onde hertziane che arrivano 
davanti, e lascia in ombra 
le onde che arrivano dai 
lati. Ecco perchè le antenen 
Yagi poste sui nostri tetti 
vanno orientate verso il 
trasmettitore: esse ricevono 
meglio quando sono 
orientate con l'elemento più 
corto verso la sorgente di 
onde. Anche se si vogliono 
captare le onde trasmesse 
ad esempio dal un trasmettiore 
di un collega, occorre far girare 
l'antenna nella direzione del 
trasmettitore se si vuol ottenere
il risultato di una 
ricezione più forte. 
La struttura della Yagi permette
infatti un'amplificazione delle
onde ricevute. Una trasmissione
molto debole risulta dunque più 
chiara e più forte con un'antenna 
come questa orientata bene. 
Spesso si pone il problema di 
captare l'emissione giusta 
(magari debole) in mezzo alle
altre trasmissioni che interferiscono. 
Questo capita molto spesso sopratutto
in Italia, dove vi è un accavallarsi s
pesso caotico di emissioni dovute 
alla grande quantità di emittenti 
radio e televisive. Per abbassare 
il volume delle emissioni che 
arrivano dai lati (schematizzate 
in figura da delle palline) 
si possono mettere degli schermi formati 
da reti metalliche ( In grigio).

Non si entrerà qui nel discorso sulla natura della luce. Ipotizziamo per pura comodità che la luce sia formata da onde. Le onde luminose possono essere dunque definite  quel particolare tipo di  onde che (quando colpiscono il nostro occhio) generano la sensazione di luce. Vi sono delle onde che generano questa sensazione con una lunghezza d'onda più o meno lunga. Le onde più corte hanno un colore violetto, quelle con la lunghezza d'onda maggiore sono viste come rosse. In mezzo (con lunghezze d'onda intermedie) vi sono gli altri colori: il giallo, il verde, ecc.). Ordinando le lunghezze d'onda che generano la sensazione di luce per lunghezza, si ottiene l'iride, ovvero i colori dell'arcobaleno. Si può dunque dire che il colore della luce è dato dalla lunghezza delle onde luminose. 
 

Se si fa attraversare un prisma trasparente da un raggio di luce normale (bianca) ecco che si "separano" le varie lunghezze d'onda che compongono la luce bianca, e queste si dipongono ordinatamente dalla più breve (violetto) alla più lunga (rosso).

 

infrarossi e ultravioletti

 

Le onde visibili più lunghe (come vi dicevo) sono il rosso, e le onde più corte il violetto. Vi sono onde più corte e più lunghe di queste. Esse non sono visibili, ma più o meno si comportano come le onde della luce: viaggiano alla stessa velocità (300.000 Km/secondo) sono riflesse da uno specchio, viaggiano in linea retta, eccetera eccetera. Le onde più lunghe del rosso sono chiamate infrarossi. Le onde più corte del violetto sono chiamate ultravioletti. Gli ultravioletti non hanno una grandissima importanza nel nostro discorso, anche se sono molto noti perchè abbronzano la pelle. Gli infrarossi invece sono molto importanti, perchè vengono usati innanzitutto in molti sensori, e in secondo luogo perchè sono utilizzati per visori e videoregistrazioni in assenza di luce. Abbiamo infatti detto che s comportano più o meno come la luce, ma non sono visibili. Non essendo visibili, la presenza di infrarossi e l'assenza di luce è una situazione che ai nostri occhi corrisponde al buio. Ma siccome si comportano più o meno come la luce, non è difficile costruire delle videocamere che (già che registrano la luce) possono registrare anche gli infrarossi. Basta che i sensori siano sensibili anche a delle frequenze più basse rispetto a quelle dell'occhio umano. Per costruire videocamere che registrano nel buoio più completo e rivelano gli infrarossi non vi sono dunque dei grandi costi e nessuna difficoltà tecnologica o costruttiva. Il costo supplementare di queste videocamere è dovuto solo alla loro economia di scala, più sfavorevole rispetto 
a quella delle videocamere che leggono solo la luce. In altre parole, di queste ultime se ne costruiscono molte di più, c'è più richiesta, e il mercato abbassa i loro costi. 

Le videocamere ad infrarossi non rivelano evidentemente (in condizioni di buio) quello che si vedrebbe se in quella stanza fosse accesa la luce. Quindi, non dovete immaginare di poter vedere tutto quello che siete abituati a vedere. Esse rilevano giusto gli infrarossi. Queste onde sono emesse dai corpi caldi, e quindi in una videocamera (o in un visore) ad infrarossi voi potrete apprezzare innanzitutto le sorgenti di calore. Potrete vedere gli uomini e gli animali che si muovono, cosa fanno, eccetera. E questo non è poco. Oltre alle sorgenti di calore, potete apprezzare anche il calore riflesso e il calore residuo. potete ad esempio apprezzare le pareti di una stanza quando esse riflettono le onde infrarosse emesse (ad esempio) da un caminetto acceso. Potete anche apprezzare ad esempio una caffettiera ancora calda o la traccia di calore lasciata da un mozzicone in un posacenere, e questo anche se il mozzicone fosse appena stato tolto con cura. Si tratta spesso di indizi che hanno la loro importanza, li potete avere a colpo d'occhio.

Come le onde luminose sono quelle percepite dal nostro occhio sotto forma di luce, così le onde audio sono quelle che sono percepite sotto forma di suoni o rumori dal nostro orecchio. Analogamente alle onde luminose, anche le onde audio confinano con una famiglia di onde dal comportamento analogo ma troppo basse per essere percepite dall'orecchio, che sono chiamate infrasuoni. Vi sono onde di frequenza più elevata di quelle percepibili, chiamate ultrasuoni. La sensibilità dell'orecchio varia da persona e persona. Vi sono persone che sentono frequenze da 16 a 16.000 Hz, e persone che arrivano solo a 8.000 o 9.000 Hz, Quindi, vi è una gamma che da un punto di vista strettamente tecnico potrebbe essere definita come banda audio per certe persone e banda ultrasonica per altre. Per non creare confusione, in genere si parla di banda audio per le frequenze comprese tra 20 e 20.000 Hz. Naturalmente vi sono animali che hanno delle gamme audio diverse. Famoso è il caso del cane, che ode frequenze che per l'uomo appartengono agli ultrasuoni. Ecco che vi possono essere dei suoni (e anche dei fischietti costruiti apposta) udibili solo dai cani e non dagli uomini, e segnali audio percepibili da certi uomini e non da altri uomini. 
Le onde udibili dall'orecchio ma con frequenze basse (il suono delle canne base dell'organo ecc.) hanno delle onde lunghe diversi metri. Le onde più acute sono lunghe pochi cm. Anche qui vale la legge esposta per la luce: maggiore è la frequenza minore è la lunghezza dell'onda, e viceversa maggiori sono le dimensioni dell'onda, minore è la frequenza. Anche il suono si propaga infatti alla stessa velocità, anche se è una velocità enormemente inferiore a quella della luce: meno di 2000 Km/secondo. Non a caso vi sono dei mezzi di trasporto (=gli aerei supersonici) che viaggiano molto al di sopra della velocità del suono, mentre non vi è nulla al mondo che superi la velocità della luce. 

100 km 3 KHz 

10 km 30 KHz | 

1 km 300 KHz | onde lunghe LW LF telegrafia senza fili 

100m 3000 KHz | onde medie MWlunghe LW o 

10 m 30 MHz onde corte 

1 m 300 MHz VHF 

100 mm 3000 MHz onde decimetriche 

10 mm 3 x 10 alla 4 centimetriche 

1 mm 3 x 10 alla 5 millimetrche 

100 micron 3 x 10 alla 6 

10 3 x 10 alla 7 microonde 

1 micron 3 x 10 alla 8 infrarossi 

100 nm 3 x 10 alla 9 tra 10 8 e 10 9: spettro visibile 

10 nm 3 x 10 alla 10 ultravioletti 

1 n 3 x 10 alla 11 

100 pm 3 x 10 alla 12 raggi X 

10 p 3 x 10 alla 13 radiazioni 
 

Mentre la luce ha una velocità fissa, che costiuisce la massima velocità conosciuta, il suono ha una velocità che (oltre ad essere molto più bassa) varia a seconda delle circostanze. La formula che determina la velocità del suono è piuttosto complessa e comprende sia dei coefficienti del mezzo in cui si propaga (acqua, aria...) sia la temperatura. A noi interessa quasi sempre la propagazione nell'aria, dove la velocità (con buona approssimazione) a zero gradi è 

331,45 m/secondo + 0,5 m/secondo 
per ogni grado centigrado.

Ad esempio, a 20 gradi di temperatura è quindi di 1193.22 Km/h, normalmente la velocità del suono viene indicata a 20 gradi quindi 343.4m/s