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Lorentz, Hendrik Antoon

Fisico olandese (Arnhem 1853-Haarlem 1928). Laureatosi nel 1875 a Leida, insegnò fisica teorica in quell'università fino al 1912, quando si trasferì ad Haarlem come curatore della fondazione Teyler. Svolse i suoi maggiori studi nell'ambito della teoria classica del campo elettromagnetico; elaborò una complessa teoria degli elettroni che introduceva particelle atomiche nei campi continui maxwelliani, riuscendo in tal modo a ritrovare i risultati più significativi già ottenuti da Maxwell ma superandone alcuni limiti, e dimostrò, partendo da sue nuove equazioni, l'esistenza di un meccanismo d'irraggiamento di energia elettromagnetica da parte di particelle cariche accelerate. In seguito all'esperimento di Michelson-Morley, avanzò l'ipotesi, d'accordo con G. Fitzgerald, che i corpi in moto si contraggano nel senso del moto stesso (contrazione lorentziana). Convinto dell'assoluta validità dei fondamenti della fisica classica, considerò il concetto da lui introdotto di “tempo locale” e le trasformazioni delle leggi fisiche per osservatori in moto inerziale gli uni rispetto agli altri, niente più che semplici artifici matematici. Tale atteggiamento gli impedì di cogliere tutta la portata della contemporanea teoria di Einstein del 1905. Nella teoria dei quanti diede importanti contributi nella trattazione del corpo nero, ricondotto per la prima volta al modello dell'oscillatore armonico. Nel 1902 ebbe con P. Zeeman il premio Nobel per lo studio degli effetti magnetici sui fenomeni radioattivi.

Forza di Lorentz

Forza che si manifesta su una carica elettrica q che si muova con velocità v in un campo magnetico di induzione B. È diretta perpendicolarmente al piano dei vettori v e B e vale F=qvB sin α, in cui α è l'angolo formato dai vettori v e B. In notazioni vettoriali: F=qv∧B. Tale forza agisce, per esempio, sugli elettroni che attraversano le bobine di deflessione magnetica dei tubi a raggi catodici e sugli elettroni costretti in orbite circolari nelle espansioni magnetiche dei ciclotroni. Anche la forza che agisce su un conduttore di lunghezza l, percorso da corrente di intensità i, quando è immerso in un campo magnetico di induzione magnetica B, viene interpretata come risultante delle forze di Lorentz esercitate dal campo magnetico sui singoli elettroni di conduzione. Se il conduttore è perpendicolare alla direzione del campo magnetico, tale forza ha intensità F=ilB. Infatti, poiché l'intensità di corrente può essere scritta nella forma i=envS, dove e è la carica degli elettroni di conduzione, n è il numero di elettroni di conduzione per unità di volume, v è la loro velocità media di trascinamento, si ha: F=nSlevB. Indicando con N=Sln il numero totale degli elettroni di conduzione, si ottiene F=NevB, dove evB rappresentano la forza di Lorentz che agisce sul singolo elettrone. Con la forza di Lorentz si spiega facilmente in molti casi il fenomeno delle forze elettromotrici indotte.

Trasformazione di Lorentz

In meccanica relativistica, permette il passaggio tra due sistemi di riferimento S e dotati di moto rettilineo uniforme uno rispetto all'altro con velocità v diretta, per esempio, lungo l'asse x; se x, y, z, t, sono le coordinate di posizione e il tempo di un punto P in S e se , , , , le corrispondenti grandezze in , si ha: dove c è la velocità della luce e β=v/c. Le equazioni di Maxwell sono invarianti, cioè conservano la loro espressione matematica, rispetto a tale trasformazione. Le formule inverse si ottengono per il principio di relatività scambiando x, y, z, t, con ,,, , e v con -v. La trasformazione di Lorentz è un caso particolare di un insieme di trasformazioni dette trasformazioni generali di Lorentz, che costituiscono gruppo e consentono il passaggio dalle coordinate spazio-temporali in un sistema di riferimento S a riposo a quelle in un altro sistema comunque orientato rispetto a S e in moto rettilineo uniforme lungo una qualsiasi direzione.

Contrazione di Lorentz

Nella teoria della relatività ristretta, la lunghezza l di un corpo in movimento è minore nella direzione della sua velocità v della lunghezza misurata quando il corpo è in quiete:

,β=v/c conc=velocità della luce. Questa contrazione, la cui espressione matematica può essere dedotta dalla trasformazione di Lorentz, si manifesta solo nella direzione del moto, non in direzione normale a questa.

Numero di Lorentz

Costante universale dei metalli, indipendente dalla temperatura e dalla natura del metallo considerato. È definito dal rapporto

in cui λ è la conducibilità termica del particolare metallo considerato, γ la sua conducibilità elettrica e T la temperatura assoluta a cui si trova. È una grandezza utile anche nello studio dei plasmi debolmente ionizzati, poco densi e a temperature non troppo elevate.