Letere, o la sostanza materiale che riempie tutto lo spazio interposto fra un mondo e laltro ''' e c

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Letere, o la sostanza materiale che riempie
tutto lo spazio interposto fra un mondo e laltro
... e che probabilmente penetra attraverso
tutti i materiali piu grezzi, e loggetto piu
grande, piu uniforme e verosimilmente piu
costante che noi conosciamo, e siamo pertanto
inclini a supporre che esso sia esistito prima
ancora della formazione dei sistemi di materia
che ora esistono al suo interno, cosi come
supponiamo che il mare sia piu antico dei
singoli pesci in esso contenuti.
Lettera di Maxwell a J.C. Ellicott 22 nov. 1876
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I fenomeni elettromagnetici sono dovuti
all'esistenza di materia in certe condizioni di
moto o di pressione in ciascuna parte del campo
magnetico, e non ad una diretta azione a distanza
... La sostanza che produce questi effetti puo
essere una certa parte della materia ordinaria
oppure un etere associato alla materia.
On physical lines of force 1861,1862
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Lettera di Maxwell a Faraday
8 Palace Gardens Terrace, Kensington, W., 19th
Oct.1861. Dear Sir, I have been lately studying
the theory of static electric induction, and have
endeavoured to form a mechanical conception of
the part played by the particles of air, glass,
or other dielectric in the electric field, the
final result of which is the attraction and
repulsion of charged bodies. The conception I
have hit on has led, when worked out
mathematically, to some very interesting results,
capable of testing my theory, and exhibiting
numerical relations between optical, electric,
and electromagnetic phenomena, which I hope soon
to verify more completely. What I now wish to
ascertain in whether the measure of the capacity
for electric induction of dielectric bodies with
reference to air have been modified materially
since your estimates of them in Series XI,
either by yourself or others. I wish to get the
numerical value of the electric capacity of
various substances, especially transparent ones,
if formed into a thin sheet of given thickness,
and coated on both sides with thin foil. Sir W.
Snow Harris has made experiments of this kind
but I do not know whether I can interpret them
numerically.
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Another question I wish to ask is, whether any
experiments, similar to those in Series XIV, on
crystalline bodies, have yet led to positive
results. I expect that a sphere of Iceland spar,
suspended between two oppositely electrified
surfaces, would point with its optic axis
transverse to the electric force, and I expect
soon to calculate the value of the force with
which it should point. Again, I have not yet
found any determination of the rotation of the
pIane of polarization by magnetism, in which the
absolute intensity of magnetism at the pIace of
the transparent body was given. I hope to find
such a statement by searching in libraries, but
perhaps you may be able to put me on the right
track.
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My theory of electrical forces is, that they are
called into play in insulating media by slight
electric displacements, which put certain small
portions of the medium into a state of
distortion, which, being resisted by the
elasticity of the medium, produces an
electromotive force.
A spherical celI would, by such a displacement,
be distorted thus where the curved lines
represent diameters originally straight, but now
curved. I suppose the elasticity of the sphere to
react on the electrical matter surrounding it,
and press it downwards.
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From the determination by Kohlrausch and Weber of
the numerical relation between the statical and
magnetic effects of eletricity, I have determined
the elasticity of the medium in air, and assuming
that it is the same with the luminiferous ether,
I have determined the velocity of propagation of
transverse vibrations. The result is 193,088
miles per second (deduced from electrical and
magnetic experiments). Fizeau has determined the
velocity of light 193,118 miles per second, by
direct experiment. This coincidence is not
merely numerical. I worked out the formulae in
the country before seeing Weber's number, which
is in millimetres, and I think we have now strong
reason to believe, whether my theory is a fact or
not, that the luminiferous and the
electromagnetic medium are one. Supposing the
luminous and the electromagnetic phenomena to be
similarly modified by the presence of gross
matter, my theory says that the inductive
capacity (static) is equal to the square of the
index of refraction, divided by the coefficient
of magnetic induction (air 1).
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I have also examined the theory of the passage of
light through a medium filled with magnetic
vortices, and find that the rotation of the plane
of polarization is in the same direction with
that of the vortices, that it varies inversely as
the square of the wave lenght (as is shown by
experiment), and that its amount is proportional
to the diameter of the vortices. The absolute
diameter of the magnetic vortices, their velocity
and their density, are so involved that, though
as yet they are alI unknown, the discovery of a
new relation among them would determine them alI.
Such a relation might be obtained by the
observation of a revolving electromagnet if our
instruments were accurate enough. I have had an
instrument made for this purpose, but I have not
yet overcome the effects of terrestrial magnetism
in marking the phenomena.
vedi anche lavoro sperimentale dal 1915 Einstein
de Haas
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When I began to study electricity mathematically
I avoided alI the old traditions about forces
acting at a distance, and after reading your
papers as a first step to right thinking, I read
the others, interpreting as I went on, but never
allowing myself to explain anything by these
forces. It is because I put off reading about
electricity till I could do it without prejudice
that I think I have been able to get hold of some
of your ideas, such as the electrotonic state,
action of contiguous parts, etc., and my chief
object in writing to you is to ascertain if I
have got the same ideas which led you to see your
way into things, or whether I have no right to
calI my notions by your names. I remain, yours
truly, J. C. Maxwell
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(No Transcript)
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Pag 9
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Pag 54
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Maxwell Trattato pag. 576
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(No Transcript)
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Tre istantanee Fresnel Maxwell Lorentz
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Arago
Fresnel
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(No Transcript)
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Thomas Young (1773-1829)
Young fu il primo a spiegare verso il 1802
linterferenza e la diffrazione mediante una
teoria ondulatoria. Riusci a spiegare anche I
colori nelle lamine sottili e i reticoli di
diffrazione. I suoi scritti furono molto
contestati anche a causa di una certa fumosita
di linguaggio, cosicche non ebbe mai il credito
che avrebbe meritato.
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(No Transcript)
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Arago  scopre  Fresnel (1788-1827)

• Il 23 settembre del 1815 Augustin Fresnel
  scrive ad Arago
• Je crois avoir trouvé lexplication et la loi
  des franges colorées quon remarque dans les
  ombres des corps éclairés par un point lumineux.
  Les résultats que me donne le calcul sont
  confirmés par lobservation.
• Molto interessato, Arago scrive a un tale
  Prony, il superiore di Fresnel, chiedendogli di
  concedergli il permesso di venire a lavorare con
  lui a Parigi.

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(No Transcript)
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Nel 1818, Fresnel invio un articolo sulla
teoria della diffrazione per un concorso. La sua
teoria rappresentava la luce come unonda,
piuttosto che come costituita di particelle.
Dalla teoria di Fresnel, Poisson dedusse la
predizione, apparentemente assurda, che una
piccola zona illuminata avrebbe dovuto apparire
al centro di uno schermo posto dietro ad un disco
opaco. Tuttavia Arago, anche lui membro del
comitato giudicante, fu in grado di verificare
immediatamente, con un espermento, la presenza
della zona illuminata. Fresnel ottenne il premio
in palio per il concorso.
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Diffrazione e interferenza

• Fresnel fu il premio ad elaborare una teoria
  completa della diffrazione e dell interferenza.
• Elaborava la teoria e Arago laiutava nei suoi
  esperimenti.

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Onde longitudinali o trasversali?

• Arago installa un laboratorio per Fresnel presso
  lOsservatorio di Parigi. Coltivano lidea di
  fare interferire le due componenti polarizzate
  duno stesso raggio di luce. Le esperienze
  condotte da Arago e Fresnel non sono in grado di
  porre in evidenza frange di interferenza. Fresnel
  ne deduce nel 1821, non senza difficolta, che la
  luce e una vibratione trasversale.

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I calcoli meccanicistici di Fresnel

• Malgrado la sua morte prematura nel 1827 e
  limpegno profuso per i suoi importanti lavori
  sui fari, Fresnel ebbe il tempo di costruire una
  teoria quantitativa completa ed esatta della
  luce. Ella include per esemio le formule che
  danno lintensita e la polarizzazione della luce
  transmessa e riflessa dallinterfaccia fra due
  corpi trasparenti.
• Per dimostrarle supponeva che londa iniziale
  agitasse le particelle dei corpi i quali
  emettevano a loro volta un altra onda,
  applicando la conservazione della quantita di
  moto.

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La velocita della luce e costante?

• Nel 1727 James Bradley scopre laberrazione
  della luce emessa dalle stelle, e sottolinea che
  la velocita della luce non puo differire per
  piu del 5 - 10 da una stella allaltra.

• Langolo fra le due direzioni e
• Dq (V/c) sinq ,
• e non dipende dalla distanza della stella. Sei
  mesi piu tardi, la situazione e invertita.

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John Michell (ca. 1724-1783)

• Nel 1783, Michell, nel quadro della teoria
  corpuscolare, pensa che la velocita della luce
  emessa dalle stelle possa dipendere dal loro
  campo di gravitazione, e che la luce potrebbe
  anche non essere emessa se la massa della stella
  fosse molto grande. Misurando la velocita della
  luce si potrebbe dunque ottenere la massa della
  stella.

• Sulla maniera di scoprire la distanza, la
  grandezza, etc. delle stelle fisse, come
  conseguenza della diminuzone della velocita
  della loro luce, in caso che questa diminuzione
  abbia luogo per alcune di loro, e che altri dati
  siano acquisiti dalle osservazioni, come sarebbe
  certo necessario a questo scopo.

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Come misurare la velocita della luce proveniente
dalle stelle?

• (1/2)mvvetro2 (1/2)mviniziale2 constante
• Poiche questa relazione non e lineare, la
  rifrazione del raggio dipende dalla velocita
  della luce allentrata. Quindi se la si fa
  passare in un prisma, la deviazione nel prisma
  dipenda dalla velocita della luce. Questo e
  leffetto che Michell suggerisce di misurare.

• Nel quadro della teoria corpuscolare, si ammette
  che quando la luce entra in un corpo trasparente
  denso, per esempio del vetro, le particelle
   attirate  subiscono un aumento dellenergia
  indipendente dalla loro velocita iniziale.

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Le experienze di Arago

• Nel 1806, Arago esegue lesperimento suggerito da
  Michell misurando la deviazione della luce da
  sorgenti terrestri, dal sole, dai pianeti e dalle
  stelle con prismi di piccolo angolo posti davanti
  al telescopio. Non trova alcun effetto.

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• Nel 1809-1810, Arago ritenta lesperimento
  utilizzando un prisma acromatico che da una
  deviazione di 10, montato davanti ad un cerchio
  meridiano
• non rileva alcun effetto. Sa che questa volta
  avrebbe potuto evidenziare leffetto dovuto al
  moviento della Terra...

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La spiegazione di Fresnel

• Arago e Laplace sono perplessi davanti a questo
  risultao negativo. Arago scrive Il semble
  quon ne peut rendre raison de lobservation
  quen supposant que les corps lumineux émettent
  des rayons avec toutes sortes de vitesses, pourvu
  quon admette également que ces rayons ne sont
  visibles que lorsque leurs vitesses sont
  comprises entre des limites déterminées. Dans
  cette hypothèse, en effet, la visibilité des
  rayons dépendra de leurs vitesses relatives, et,
  comme ces mêmes vitesses déterminent la quantité
  de la réfraction, les rayons visibles seront
  toujours également réfractés.
• Arago e comunque poco convinto. Gli sembra
  necessario abbandonare la teoria corpuscolare, e
  domanda a Fresnel dinterpretare il risultato nel
  quadro della teoria ondulatoria. Fresnel risponde
  1818. Da una parte conclude correttamente che le
  stelle emettono la luce con la medesima
  velocita, e spiega il fatto che il movimento
  orbitale della terra non venga rivelato mediante
  un entraînement partiel delletere da parte della
  Terra (e dunque del prisma).

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(No Transcript)
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(No Transcript)
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(No Transcript)
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(No Transcript)
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(No Transcript)
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c
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c
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(No Transcript)
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Lesperienza di Airy (1871)
telescopio senzacqua
telescopio riempito dacqua
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Lesperienza di Fizeau (1851)

• Senza dubbio per impulso di Arago, Hippolyte
  Fizeau realizza un esperimento destinato ad
  osservare il trascinamento della luce da parte di
  una corrente dacqua. Questa delicata esperienza
  riesce ed il risultato corrobora lidea di
  Fresnel sul trascinamento parziale delletere da
  parte d un corpo in movimento.

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(No Transcript)
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Lesperienza di Hoeck (1868)
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Maxwell
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(No Transcript)
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(No Transcript)
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Rappresentazione del campo magnetico attorno ad
un filo percorso da corrente in accordo col
modelle di Maxwell. I vortici sono tori
concentrici con lasse del filo
Illustrazione del fenomeno dellinduzione in
accordo col modello di Maxwell. La corrente
indotta nel conduttore 2 ha verso opposto a
quella nel conduttore 1, come si evince dalla
direzione dei vortici.
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B più intenso
Corrente che scorre lungo il piano
B meno intenso
Illustrazione di come una discontinuità nella
densità di flusso magnetico B causa un flusso di
corrente J in un piano perpendicolare alla
figura. Le particelle-corrente fluiscono lungo
la linea indicata (traccia del piano corrente). A
causa dellattrito, la velocità angolare
dellinsieme dei vortici sottostanti è
rallentato, mentre lopposto accade per linsieme
superiore . La direzione della discontinuità in B
è quella corretta.
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Euristica delletere
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In un mezzo elastico lo spostamento delle
particelle cariche è proporzionale alla intensità
del campo elettrico
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Calcoliamo la velocità di propagazione della
perturbazione nel mezzo.
Non cè soluzione per k parallelo ad H ma solo
per onde trasversali.
Relazione di dispersione
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uguali
Maxwell sa come calcolare il valore di b usando
costanti elettromagnetiche non connesse con il
particolare modello meccanico elastico
utilizzato.
Ma questo lavoro è uguale alla energia
elettrostatica immagazzinata nel dielettrico
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Nel vuoto
Maxwell utilizza a questo punto i risultati
sperimentali di Weber e Kohlrausch che avevano
determinato sperimentalmente come
rapporto tra lunità di carica elettrostatica e
lunità di carica elettromagnetica.
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From the determination by Kohlrausch and Weber of
the numerical relation between the statical and
magnetic effects of eletricity, I have determined
the elasticity of the medium in air, and assuming
that it is the same with the luminiferous ether,
I have determined the velocity of propagation of
transverse vibrations. The result is 193,088
miles per second (deduced from electrical and
magnetic experiments). Fizeau has determined the
velocity of light 193,118 miles per second, by
direct experiment. This coincidence is not
merely numerical. I worked out the formulae in
the country before seeing Weber's number, which
is in millimetres, and I think we have now strong
reason to believe, whether my theory is a fact or
not, that the luminiferous and the
electromagnetic medium are one. Supposing the
luminous and the electromagnetic phenomena to be
similarly modified by the presence of gross
matter, my theory says that the inductive
capacity (static) is equal to the square of the
index of refraction, divided by the coefficient
of magnetic induction (air 1).
19 Ott.1861
Lettera di Maxwell a Faraday
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Lorentz
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Veltman Higgs Boson