Fisica

La prima parte del corso è dedicata allo studio delle onde (12 ore). La seconda parte allo studio dell’interferenza (12 ore). La terza parte allo studio della diffrazione (12 ore). La quarta parte allo studio della propagazione nei materiali e all’anisotropia ottica (12 ore). Gli esperimenti relativi al programma sono raggruppati in 5 esperienze didattiche (30 ore). In dettaglio: Richiami eq. di Maxwell ed eq. delle onde elettromagnetiche nella materia; Onda armonica piana. Teorema di Fourier. Eq. onde in un mezzo non omogeneo. Equazione di Helmholtz. Polarizzazione delle onde (pol. lineare, ellittica, circolare, non polarizzata) e rappresentazione vettoriale Vettore di Poynting. Vettore di Poynting per polarizzazione lineare. Vettore di Poynting per polarizzazione ellittica, circolare e per luce non polarizzata. Spettro delle onde e. m. (onde radio – raggi gamma). Condizioni per le onde e. m. all’interfaccia tra due mezzi. Leggi della riflessione e della rifrazione. Esercizio rifrazione lastra di vetro. Principio di Fermat. Principio di Fermat e cammino ottico. Angolo limite ed esempi sulla rifrazione della luce. Fenomeni rifrattivi dell’atmosfera; Relazioni di Fresnel per onda e. .m polarizzata nel piano di incidenza. Relazioni di Fresnel per onda e. .m polarizzata ortogonalmente al piano di incidenza. Coefficienti di riflessione e trasmissione per luce comunque polarizzata. Angolo di Brewster. Grado di polarizzazione. Caso di incidenza normale. Polaroid e luce polarizzata. Polaroid e legge di Malus per diversi stati di polarizzazione. Polarizzazione e analogie con l’esperimento di Stern e Gerlach. Onda evanescente e applicazioni: cubo separatore di fascio e fluorescenza in modalità di riflessione totale interna. Riflessione interna totale e coefficienti di Fresnel. Fase onda riflessa e rombo di Fresnel. Esercizio rel. di Fresnel. Interferenza tra onde e. m., sorgenti coerenti. Esperimento di Young e cammino ottico. Interferometro di Michelson. Funzioni di correlazione tra due campi e. .m e funzione di autocorrelazione. Teoria della coerenza parziale e visibilità. Teorema di Wiener-Khinchin. Interferenza da una lastra a facce piane e parallele. Calcolo della visibilità di una sorgente laser in presenza di modi di cavità tramite il teorema di Wiener.Pacchetto d’onde e coerenza. Coerenza spaziale trasversale; Principio di Huyghens-Fresnel. Teorema di Green. Teorema integrale di Kirchhoff. Diffrazione (caso di Fresnel e limite di Fraunhofer). Diffrazione alla Fraunhofer da fenditura calcolata con l’integrale di Kirchhoff. Diffrazione alla Fraunhofer da foro circolare calcolata con l’integrale di Kirchhoff. Potere risolutivo lineare di un foro e criterio di Rayleigh ed esempi. Potere separatore microscopio e apertura numerica. Applicazioni e conseguenze della diffrazione. Diffrazione da reticolo calcolata con l’integrale di Kirchhoff. Distribuzione intensità da reticolo di diffrazione; Larghezza dei massimi di un reticolo di diffrazione. Potere dispersivo e potere risolutivo di un reticolo di diffrazione. Interferometro di Fabry-Perot, finesse. Free spectral range. Potere risolutivo di un interferometro di Fabry-Perot. Finesse di riflettività, risoluzione e free spectral range di un interferometro di Fabry-Perot. Polarizzabilita’ elettronica statica di un atomo. Dispersione della luce, modello di Lorentz, e polarizzabilita’ elettronica complessa. Dispersione della luce e coefficiente di assorbimento. Contributi alla polarizzabilita’ nei materiali in relazione alla pulsazione delle onde e.m. Costante dielettrica e indice di rifrazione complessi per gli isolanti.Velocita’ di fase e velocita’ di gruppo di un pacchetto d’onde. Dispersione normale e anomala. Indice di rifrazione complesso per i metalli: limite di bassa frequenza; Indice di rifrazione complesso per i metalli: limite di alta frequenza e colorazione apparente dei metalli. Arcobaleno. Fibre ottiche. Cristalli anisotropi, tensore suscettività dielettrica. Tensore suscettività dielettrica e sue proprietà matematiche per materiali trasparenti, ellissoide degli indici. Propagazione di un’onda elettromagnetica in un cristallo anisotropo: onda ordinaria e straordinaria e direzione dei vettori coinvolti nella propagazione dell’onda. Leggi riflessione e rifrazione mediante principio di Huyghens-Fresnel. Costruzione di Huyghens dei fronti d’onda in un cristallo uniassico. Lamine di ritardo. Descrizione matematica della polarizzazione, vettori e matrici di Jones. Rappresentazione matematica delle lamine di ritardo. Esempi di applicazione delle matrici di Jones. ; Parametri di Stokes e sfera di Poincarè. Descrizione V esercitazione e misura sperimentale dei parametri di Stokes.; Cristalli liquidi, lamine a ritardo variabile, display. Potere rotatorio e birifrangenza circolare. Effetto di un campo magnetico sulle proprietà ottiche di un dielettrico: rotazione di Faraday. Effetti elettro-ottici, tensore elettro-ottico. Esempi (KDP e niobato di litio) e modulatori elettro-ottici. Modulatori di ampiezza e di fase. Prisma di rifrazione. Prisma di rifrazione, dispersione angolare e potere risolutivo. Specchi sferici e costruzione delle immagini. Approssimazione dell’Ottica geometrica e definizioni generali. Specchi sferici e costruzione delle immagini. Diottro. Diottro composto e costruzioni delle immagini. Aberrazioni geometriche e cromatiche. Funzionamento dell’occhio. Esempi. Esperienze di laboratorio 1. Legge di Malus. Misura dell'angolo di Brewster. 2. Interferometro di Michelson. Misura del tempo di coerenza di un laser. 3. Diffrazione di un fascio laser in regime di Fraunhofer da fenditure, fori e fili. 4. Interferometro di Fabry e Perot. 5. Lamine di ritardo. Misura dei parametri di Stokes di uno stato di polarizzazione incognito.

a) E’ indispensabile conoscere le basi dell’elettromagnetismo classico acquisite nel biennio della laurea di primo livello. b) E’ importante avere conoscenze di base dell’analisi dati acquisite nei primi due anni della laurea di primo livello c) E’ utile avere solide conoscenze sull’uso di oscilloscopio e multimetri e di teoria della misure e trattazione delle incertezze sperimentali.

Grant R. Fowles, Introduction to Modern Optics, Dover Publications Inc., New York

Lo svolgimento del corso si svilupperà attraverso lezioni frontali sulla teoria ed esempi in classe, sulla spiegazione delle esperienze. Il laboratorio di Ottica si articola inoltre su 5 esperienze della durata di 4 ore ciascuna. Gli studenti lavorano divisi in gruppi da 3-4 studenti per banco. La consegna della relazione di gruppo avviene entro 7 giorni. Non è ammessa più di una assenza alle esperienze di laboratorio.

La frequenza alle lezioni frontali è facoltativa, ma fortemente raccomandata. La frequenza alle esperienze è obbligatoria con un massimo di una assenza ammissibile.

L'esame finale è costituito da una prova orale. Tipicamente, l'orale prevede domande e/o lo svolgimento di esercizi sul programma e sulle esperienze di laboratorio, consentendo anche una valutazione dell'apporto individuale dello studente al lavoro svolto dal gruppo. Ciascuna esperienza viene valutata in trentesimi dal docente. Il voto medio delle esperienze viene aumentato di un bonus di +1 trentesimo se l'esame viene svolto nei primi 3 appelli del corso, viene lasciato senza modifiche se l'esame viene svolto nel quarto, quinto, o sesto appello, e subisce un malus di -1 trentesimo per ogni appello successivo al sesto. La media dei voti delle esperienze, pesata per il contributo del singolo studente, concorrerà per il 50% alla determinazione del voto finale. Per superare l'esame lo studente deve essere in grado di presentare un argomento o ripetere un calcolo discusso durante il corso, di descrivere e discutere in maniera completa le esperienze svolte durante l'anno, di applicare i metodi appresi ad esempi e situazioni simili a quelle già discusse. Nella valutazione si terrà conto di: - correttezza dei concetti esposti; - chiarezza e rigore espositivo; - capacità di sviluppo analitico della teoria; - attitudine nel problem solving (metodo e risultati)

C. Mencuccini, V. Silvestrini, Fisica II, Liguori Editore, Napoli Mazzoldi, Nigro, Voci, Fisica vol. II, edizioni EdiSES M. Born, E. Wolf, Principles of Optics (Pergamon Press, Oxford, 1980)

Lo svolgimento del corso si svilupperà attraverso lezioni frontali sulla teoria ed esempi in classe, sulla spiegazione delle esperienze. Il laboratorio di Ottica si articola inoltre su 5 esperienze della durata di 4 ore ciascuna. Gli studenti lavorano divisi in gruppi da 3-4 studenti per banco. La consegna della relazione di gruppo avviene entro 7 giorni. Non è ammessa più di una assenza alle esperienze di laboratorio.

La prima parte del corso è dedicata allo studio delle onde (12 ore). La seconda parte allo studio dell’interferenza (12 ore). La terza parte allo studio della diffrazione (12 ore). La quarta parte allo studio della propagazione nei materiali e all’anisotropia ottica (12 ore). Gli esperimenti relativi al programma sono raggruppati in 5 esperienze didattiche (30 ore). In dettaglio: Richiami eq. di Maxwell ed eq. delle onde elettromagnetiche nella materia; Onda armonica piana. Teorema di Fourier. Eq. onde in un mezzo non omogeneo. Equazione di Helmholtz. Polarizzazione delle onde (pol. lineare, ellittica, circolare, non polarizzata) e rappresentazione vettoriale Vettore di Poynting. Vettore di Poynting per polarizzazione lineare. Vettore di Poynting per polarizzazione ellittica, circolare e per luce non polarizzata. Spettro delle onde e. m. (onde radio – raggi gamma). Condizioni per le onde e. m. all’interfaccia tra due mezzi. Leggi della riflessione e della rifrazione. Esercizio rifrazione lastra di vetro. Principio di Fermat. Principio di Fermat e cammino ottico. Angolo limite ed esempi sulla rifrazione della luce. Fenomeni rifrattivi dell’atmosfera; Relazioni di Fresnel per onda e. .m polarizzata nel piano di incidenza. Relazioni di Fresnel per onda e. .m polarizzata ortogonalmente al piano di incidenza. Coefficienti di riflessione e trasmissione per luce comunque polarizzata. Angolo di Brewster. Grado di polarizzazione. Caso di incidenza normale. Polaroid e luce polarizzata. Polaroid e legge di Malus per diversi stati di polarizzazione. Polarizzazione e analogie con l’esperimento di Stern e Gerlach. Onda evanescente e applicazioni: cubo separatore di fascio e fluorescenza in modalità di riflessione totale interna. Riflessione interna totale e coefficienti di Fresnel. Fase onda riflessa e rombo di Fresnel. Esercizio rel. di Fresnel. Interferenza tra onde e. m., sorgenti coerenti. Esperimento di Young e cammino ottico. Interferometro di Michelson. Funzioni di correlazione tra due campi e. .m e funzione di autocorrelazione. Teoria della coerenza parziale e visibilità. Teorema di Wiener-Khinchin. Interferenza da una lastra a facce piane e parallele. Calcolo della visibilità di una sorgente laser in presenza di modi di cavità tramite il teorema di Wiener.Pacchetto d’onde e coerenza. Coerenza spaziale trasversale; Principio di Huyghens-Fresnel. Teorema di Green. Teorema integrale di Kirchhoff. Diffrazione (caso di Fresnel e limite di Fraunhofer). Diffrazione alla Fraunhofer da fenditura calcolata con l’integrale di Kirchhoff. Diffrazione alla Fraunhofer da foro circolare calcolata con l’integrale di Kirchhoff. Potere risolutivo lineare di un foro e criterio di Rayleigh ed esempi. Potere separatore microscopio e apertura numerica. Applicazioni e conseguenze della diffrazione. Diffrazione da reticolo calcolata con l’integrale di Kirchhoff. Distribuzione intensità da reticolo di diffrazione; Larghezza dei massimi di un reticolo di diffrazione. Potere dispersivo e potere risolutivo di un reticolo di diffrazione. Interferometro di Fabry-Perot, finesse. Free spectral range. Potere risolutivo di un interferometro di Fabry-Perot. Finesse di riflettività, risoluzione e free spectral range di un interferometro di Fabry-Perot. Polarizzabilita’ elettronica statica di un atomo. Dispersione della luce, modello di Lorentz, e polarizzabilita’ elettronica complessa. Dispersione della luce e coefficiente di assorbimento. Contributi alla polarizzabilita’ nei materiali in relazione alla pulsazione delle onde e.m. Costante dielettrica e indice di rifrazione complessi per gli isolanti.Velocita’ di fase e velocita’ di gruppo di un pacchetto d’onde. Dispersione normale e anomala. Indice di rifrazione complesso per i metalli: limite di bassa frequenza; Indice di rifrazione complesso per i metalli: limite di alta frequenza e colorazione apparente dei metalli. Arcobaleno. Fibre ottiche. Cristalli anisotropi, tensore suscettività dielettrica. Tensore suscettività dielettrica e sue proprietà matematiche per materiali trasparenti, ellissoide degli indici. Propagazione di un’onda elettromagnetica in un cristallo anisotropo: onda ordinaria e straordinaria e direzione dei vettori coinvolti nella propagazione dell’onda. Leggi riflessione e rifrazione mediante principio di Huyghens-Fresnel. Costruzione di Huyghens dei fronti d’onda in un cristallo uniassico. Lamine di ritardo. Descrizione matematica della polarizzazione, vettori e matrici di Jones. Rappresentazione matematica delle lamine di ritardo. Esempi di applicazione delle matrici di Jones. ; Parametri di Stokes e sfera di Poincarè. Descrizione V esercitazione e misura sperimentale dei parametri di Stokes.; Cristalli liquidi, lamine a ritardo variabile, display. Potere rotatorio e birifrangenza circolare. Effetto di un campo magnetico sulle proprietà ottiche di un dielettrico: rotazione di Faraday. Effetti elettro-ottici, tensore elettro-ottico. Esempi (KDP e niobato di litio) e modulatori elettro-ottici. Modulatori di ampiezza e di fase. Prisma di rifrazione. Prisma di rifrazione, dispersione angolare e potere risolutivo. Specchi sferici e costruzione delle immagini. Approssimazione dell’Ottica geometrica e definizioni generali. Specchi sferici e costruzione delle immagini. Diottro. Diottro composto e costruzioni delle immagini. Aberrazioni geometriche e cromatiche. Funzionamento dell’occhio. Esempi. Esperienze di laboratorio 1. Legge di Malus. Misura dell'angolo di Brewster. 2. Interferometro di Michelson. Misura del tempo di coerenza di un laser. 3. Diffrazione di un fascio laser in regime di Fraunhofer da fenditure, fori e fili. 4. Interferometro di Fabry e Perot. 5. Lamine di ritardo. Misura dei parametri di Stokes di uno stato di polarizzazione incognito.

a) E’ indispensabile conoscere le basi dell’elettromagnetismo classico acquisite nel biennio della laurea di primo livello. b) E’ importante avere conoscenze di base dell’analisi dati acquisite nei primi due anni della laurea di primo livello c) E’ utile avere solide conoscenze sull’uso di oscilloscopio e multimetri e di teoria della misure e trattazione delle incertezze sperimentali.

Grant R. Fowles, Introduction to Modern Optics, Dover Publications Inc., New York

Lo svolgimento del corso si svilupperà attraverso lezioni frontali sulla teoria ed esempi in classe, sulla spiegazione delle esperienze. Il laboratorio di Ottica si articola inoltre su 5 esperienze della durata di 4 ore ciascuna. Gli studenti lavorano divisi in gruppi da 3-4 studenti per banco. La consegna della relazione di gruppo avviene entro 7 giorni. Non è ammessa più di una assenza alle esperienze di laboratorio.

La frequenza alle lezioni frontali è facoltativa, ma fortemente raccomandata. La frequenza alle esperienze è obbligatoria con un massimo di una assenza ammissibile.

L'esame finale è costituito da una prova orale. Tipicamente, l'orale prevede domande e/o lo svolgimento di esercizi sul programma e sulle esperienze di laboratorio, consentendo anche una valutazione dell'apporto individuale dello studente al lavoro svolto dal gruppo. Ciascuna esperienza viene valutata in trentesimi dal docente. Il voto medio delle esperienze viene aumentato di un bonus di +1 trentesimo se l'esame viene svolto nei primi 3 appelli del corso, viene lasciato senza modifiche se l'esame viene svolto nel quarto, quinto, o sesto appello, e subisce un malus di -1 trentesimo per ogni appello successivo al sesto. La media dei voti delle esperienze, pesata per il contributo del singolo studente, concorrerà per il 50% alla determinazione del voto finale. Per superare l'esame lo studente deve essere in grado di presentare un argomento o ripetere un calcolo discusso durante il corso, di descrivere e discutere in maniera completa le esperienze svolte durante l'anno, di applicare i metodi appresi ad esempi e situazioni simili a quelle già discusse. Nella valutazione si terrà conto di: - correttezza dei concetti esposti; - chiarezza e rigore espositivo; - capacità di sviluppo analitico della teoria; - attitudine nel problem solving (metodo e risultati)

C. Mencuccini, V. Silvestrini, Fisica II, Liguori Editore, Napoli Mazzoldi, Nigro, Voci, Fisica vol. II, edizioni EdiSES M. Born, E. Wolf, Principles of Optics (Pergamon Press, Oxford, 1980)

Lo svolgimento del corso si svilupperà attraverso lezioni frontali sulla teoria ed esempi in classe, sulla spiegazione delle esperienze. Il laboratorio di Ottica si articola inoltre su 5 esperienze della durata di 4 ore ciascuna. Gli studenti lavorano divisi in gruppi da 3-4 studenti per banco. La consegna della relazione di gruppo avviene entro 7 giorni. Non è ammessa più di una assenza alle esperienze di laboratorio.

La prima parte del corso è dedicata allo studio delle onde (12 ore). La seconda parte allo studio dell’interferenza (12 ore). La terza parte allo studio della diffrazione (12 ore). La quarta parte allo studio della propagazione nei materiali e all’anisotropia ottica (12 ore). Gli esperimenti relativi al programma sono raggruppati in 5 esperienze didattiche (30 ore). In dettaglio: Richiami eq. di Maxwell ed eq. delle onde elettromagnetiche nella materia; Onda armonica piana. Teorema di Fourier. Eq. onde in un mezzo non omogeneo. Equazione di Helmholtz. Polarizzazione delle onde (pol. lineare, ellittica, circolare, non polarizzata) e rappresentazione vettoriale Vettore di Poynting. Vettore di Poynting per polarizzazione lineare. Vettore di Poynting per polarizzazione ellittica, circolare e per luce non polarizzata. Spettro delle onde e. m. (onde radio – raggi gamma). Condizioni per le onde e. m. all’interfaccia tra due mezzi. Leggi della riflessione e della rifrazione. Esercizio rifrazione lastra di vetro. Principio di Fermat. Principio di Fermat e cammino ottico. Angolo limite ed esempi sulla rifrazione della luce. Fenomeni rifrattivi dell’atmosfera; Relazioni di Fresnel per onda e. .m polarizzata nel piano di incidenza. Relazioni di Fresnel per onda e. .m polarizzata ortogonalmente al piano di incidenza. Coefficienti di riflessione e trasmissione per luce comunque polarizzata. Angolo di Brewster. Grado di polarizzazione. Caso di incidenza normale. Polaroid e luce polarizzata. Polaroid e legge di Malus per diversi stati di polarizzazione. Polarizzazione e analogie con l’esperimento di Stern e Gerlach. Onda evanescente e applicazioni: cubo separatore di fascio e fluorescenza in modalità di riflessione totale interna. Riflessione interna totale e coefficienti di Fresnel. Fase onda riflessa e rombo di Fresnel. Esercizio rel. di Fresnel. Interferenza tra onde e. m., sorgenti coerenti. Esperimento di Young e cammino ottico. Interferometro di Michelson. Funzioni di correlazione tra due campi e. .m e funzione di autocorrelazione. Teoria della coerenza parziale e visibilità. Teorema di Wiener-Khinchin. Interferenza da una lastra a facce piane e parallele. Calcolo della visibilità di una sorgente laser in presenza di modi di cavità tramite il teorema di Wiener.Pacchetto d’onde e coerenza. Coerenza spaziale trasversale; Principio di Huyghens-Fresnel. Teorema di Green. Teorema integrale di Kirchhoff. Diffrazione (caso di Fresnel e limite di Fraunhofer). Diffrazione alla Fraunhofer da fenditura calcolata con l’integrale di Kirchhoff. Diffrazione alla Fraunhofer da foro circolare calcolata con l’integrale di Kirchhoff. Potere risolutivo lineare di un foro e criterio di Rayleigh ed esempi. Potere separatore microscopio e apertura numerica. Applicazioni e conseguenze della diffrazione. Diffrazione da reticolo calcolata con l’integrale di Kirchhoff. Distribuzione intensità da reticolo di diffrazione; Larghezza dei massimi di un reticolo di diffrazione. Potere dispersivo e potere risolutivo di un reticolo di diffrazione. Interferometro di Fabry-Perot, finesse. Free spectral range. Potere risolutivo di un interferometro di Fabry-Perot. Finesse di riflettività, risoluzione e free spectral range di un interferometro di Fabry-Perot. Polarizzabilita’ elettronica statica di un atomo. Dispersione della luce, modello di Lorentz, e polarizzabilita’ elettronica complessa. Dispersione della luce e coefficiente di assorbimento. Contributi alla polarizzabilita’ nei materiali in relazione alla pulsazione delle onde e.m. Costante dielettrica e indice di rifrazione complessi per gli isolanti.Velocita’ di fase e velocita’ di gruppo di un pacchetto d’onde. Dispersione normale e anomala. Indice di rifrazione complesso per i metalli: limite di bassa frequenza; Indice di rifrazione complesso per i metalli: limite di alta frequenza e colorazione apparente dei metalli. Arcobaleno. Fibre ottiche. Cristalli anisotropi, tensore suscettività dielettrica. Tensore suscettività dielettrica e sue proprietà matematiche per materiali trasparenti, ellissoide degli indici. Propagazione di un’onda elettromagnetica in un cristallo anisotropo: onda ordinaria e straordinaria e direzione dei vettori coinvolti nella propagazione dell’onda. Leggi riflessione e rifrazione mediante principio di Huyghens-Fresnel. Costruzione di Huyghens dei fronti d’onda in un cristallo uniassico. Lamine di ritardo. Descrizione matematica della polarizzazione, vettori e matrici di Jones. Rappresentazione matematica delle lamine di ritardo. Esempi di applicazione delle matrici di Jones. ; Parametri di Stokes e sfera di Poincarè. Descrizione V esercitazione e misura sperimentale dei parametri di Stokes.; Cristalli liquidi, lamine a ritardo variabile, display. Potere rotatorio e birifrangenza circolare. Effetto di un campo magnetico sulle proprietà ottiche di un dielettrico: rotazione di Faraday. Effetti elettro-ottici, tensore elettro-ottico. Esempi (KDP e niobato di litio) e modulatori elettro-ottici. Modulatori di ampiezza e di fase. Prisma di rifrazione. Prisma di rifrazione, dispersione angolare e potere risolutivo. Specchi sferici e costruzione delle immagini. Approssimazione dell’Ottica geometrica e definizioni generali. Specchi sferici e costruzione delle immagini. Diottro. Diottro composto e costruzioni delle immagini. Aberrazioni geometriche e cromatiche. Funzionamento dell’occhio. Esempi. Esperienze di laboratorio 1. Legge di Malus. Misura dell'angolo di Brewster. 2. Interferometro di Michelson. Misura del tempo di coerenza di un laser. 3. Diffrazione di un fascio laser in regime di Fraunhofer da fenditure, fori e fili. 4. Interferometro di Fabry e Perot. 5. Lamine di ritardo. Misura dei parametri di Stokes di uno stato dipolarizzazione incognito.

a) E’ indispensabile conoscere le basi dell’elettromagnetismo classico acquisite nel biennio della laurea di primo livello. b) E’ importante avere conoscenze di base dell’analisi dati acquisite nei primi due anni della laurea di primo livello c) E’ utile avere solide conoscenze sull’uso di oscilloscopio e multimetri e di teoria della misure e trattazione delle incertezze sperimentali.

Testo 1 -C. Mencuccini, V. Silvestrini, Fisica II, Liguori Editore, Napoli Testo 2 -Mazzoldi, Nigro, Voci, Fisica vol. II, edizioni EdiSES Testo 3 -Grant R. Fowles, Introduction to Modern Optics, Dover Publications Inc., New York

Lo svolgimento del corso si svilupperà attraverso lezioni frontali sulla teoria ed esempi in classe, sulla spiegazione delle esperienze. La frequenza alle lezioni frontali è facoltativa, ma fortemente raccomandata. Il laboratorio di Ottica si articola inoltre su 5 esperienze della durata di 4 ore ciascuna. Gli studenti lavorano divisi in gruppi da 3-4 studenti per banco. La consegna della relazione di gruppo avviene entro 7 giorni. Non è ammessa più di una assenza alle esperienze di laboratorio.

La frequenza alle lezioni frontali è facoltativa, ma fortemente raccomandata. La frequenza alle esperienze è obbligatoria con un massimo di una assenza ammissibile.

L'esame finale è costituito da una prova orale. Tipicamente, l'orale prevede domande e/o lo svolgimento di esercizi sul programma e sulle esperienze di laboratorio, consentendo anche una valutazione dell'apporto individuale dello studente al lavoro svolto dal gruppo. Ciascuna esperienza viene valutata in trentesimi dal docente. Il voto medio delle esperienze viene aumentato di un bonus di +1 trentesimo se l'esame viene svolto nei primi 3 appelli del corso, viene lasciato senza modifiche se l'esame viene svolto nel quarto, quinto, o sesto appello, e subisce un malus di -1 trentesimo per ogni appello successivo al sesto. La media dei voti delle esperienze, pesata per il contributo del singolo studente, concorrerà per il 50% alla determinazione del voto finale. Per superare l'esame lo studente deve essere in grado di presentare un argomento o ripetere un calcolo discusso durante il corso, di descrivere e discutere in maniera completa le esperienze svolte durante l'anno, di applicare i metodi appresi ad esempi e situazioni simili a quelle già discusse. Nella valutazione si terrà conto di: - correttezza dei concetti esposti; - chiarezza e rigore espositivo; - capacità di sviluppo analitico della teoria; - attitudine nel problem solving (metodo e risultati)

M. Born, E. Wolf, Principles of Optics (Pergamon Press, Oxford, 1980) C. Mencuccini, V. Silvestrini, Fisica II, Liguori Editore, Napoli

Lo svolgimento del corso si svilupperà attraverso lezioni frontali sulla teoria ed esempi in classe, sulla spiegazione delle esperienze. La frequenza alle lezioni frontali è facoltativa, ma fortemente raccomandata. Il laboratorio di Ottica si articola inoltre su 5 esperienze della durata di 4 ore ciascuna. Gli studenti lavorano divisi in gruppi da 3-4 studenti per banco. La consegna della relazione di gruppo avviene entro 7 giorni. Non è ammessa più di una assenza alle esperienze di laboratorio.

La prima parte del corso è dedicata allo studio delle onde (12 ore). La seconda parte allo studio dell’interferenza (12 ore). La terza parte allo studio della diffrazione (12 ore). La quarta parte allo studio della propagazione nei materiali e all’anisotropia ottica (12 ore). Gli esperimenti relativi al programma sono raggruppati in 5 esperienze didattiche (30 ore). In dettaglio: Richiami eq. di Maxwell ed eq. delle onde elettromagnetiche nella materia; Onda armonica piana. Teorema di Fourier. Eq. onde in un mezzo non omogeneo. Equazione di Helmholtz. Polarizzazione delle onde (pol. lineare, ellittica, circolare, non polarizzata) e rappresentazione vettoriale Vettore di Poynting. Vettore di Poynting per polarizzazione lineare. Vettore di Poynting per polarizzazione ellittica, circolare e per luce non polarizzata. Spettro delle onde e. m. (onde radio – raggi gamma). Condizioni per le onde e. m. all’interfaccia tra due mezzi. Leggi della riflessione e della rifrazione. Esercizio rifrazione lastra di vetro. Principio di Fermat. Principio di Fermat e cammino ottico. Angolo limite ed esempi sulla rifrazione della luce. Fenomeni rifrattivi dell’atmosfera; Relazioni di Fresnel per onda e. .m polarizzata nel piano di incidenza. Relazioni di Fresnel per onda e. .m polarizzata ortogonalmente al piano di incidenza. Coefficienti di riflessione e trasmissione per luce comunque polarizzata. Angolo di Brewster. Grado di polarizzazione. Caso di incidenza normale. Polaroid e luce polarizzata. Polaroid e legge di Malus per diversi stati di polarizzazione. Polarizzazione e analogie con l’esperimento di Stern e Gerlach. Onda evanescente e applicazioni: cubo separatore di fascio e fluorescenza in modalità di riflessione totale interna. Riflessione interna totale e coefficienti di Fresnel. Fase onda riflessa e rombo di Fresnel. Esercizio rel. di Fresnel. Interferenza tra onde e. m., sorgenti coerenti. Esperimento di Young e cammino ottico. Interferometro di Michelson. Funzioni di correlazione tra due campi e. .m e funzione di autocorrelazione. Teoria della coerenza parziale e visibilità. Teorema di Wiener-Khinchin. Interferenza da una lastra a facce piane e parallele. Calcolo della visibilità di una sorgente laser in presenza di modi di cavità tramite il teorema di Wiener.Pacchetto d’onde e coerenza. Coerenza spaziale trasversale; Principio di Huyghens-Fresnel. Teorema di Green. Teorema integrale di Kirchhoff. Diffrazione (caso di Fresnel e limite di Fraunhofer). Diffrazione alla Fraunhofer da fenditura calcolata con l’integrale di Kirchhoff. Diffrazione alla Fraunhofer da foro circolare calcolata con l’integrale di Kirchhoff. Potere risolutivo lineare di un foro e criterio di Rayleigh ed esempi. Potere separatore microscopio e apertura numerica. Applicazioni e conseguenze della diffrazione. Diffrazione da reticolo calcolata con l’integrale di Kirchhoff. Distribuzione intensità da reticolo di diffrazione; Larghezza dei massimi di un reticolo di diffrazione. Potere dispersivo e potere risolutivo di un reticolo di diffrazione. Interferometro di Fabry-Perot, finesse. Free spectral range. Potere risolutivo di un interferometro di Fabry-Perot. Finesse di riflettività, risoluzione e free spectral range di un interferometro di Fabry-Perot. Polarizzabilita’ elettronica statica di un atomo. Dispersione della luce, modello di Lorentz, e polarizzabilita’ elettronica complessa. Dispersione della luce e coefficiente di assorbimento. Contributi alla polarizzabilita’ nei materiali in relazione alla pulsazione delle onde e.m. Costante dielettrica e indice di rifrazione complessi per gli isolanti.Velocita’ di fase e velocita’ di gruppo di un pacchetto d’onde. Dispersione normale e anomala. Indice di rifrazione complesso per i metalli: limite di bassa frequenza; Indice di rifrazione complesso per i metalli: limite di alta frequenza e colorazione apparente dei metalli. Arcobaleno. Fibre ottiche. Cristalli anisotropi, tensore suscettività dielettrica. Tensore suscettività dielettrica e sue proprietà matematiche per materiali trasparenti, ellissoide degli indici. Propagazione di un’onda elettromagnetica in un cristallo anisotropo: onda ordinaria e straordinaria e direzione dei vettori coinvolti nella propagazione dell’onda. Leggi riflessione e rifrazione mediante principio di Huyghens-Fresnel. Costruzione di Huyghens dei fronti d’onda in un cristallo uniassico. Lamine di ritardo. Descrizione matematica della polarizzazione, vettori e matrici di Jones. Rappresentazione matematica delle lamine di ritardo. Esempi di applicazione delle matrici di Jones. ; Parametri di Stokes e sfera di Poincarè. Descrizione V esercitazione e misura sperimentale dei parametri di Stokes.; Cristalli liquidi, lamine a ritardo variabile, display. Potere rotatorio e birifrangenza circolare. Effetto di un campo magnetico sulle proprietà ottiche di un dielettrico: rotazione di Faraday. Effetti elettro-ottici, tensore elettro-ottico. Esempi (KDP e niobato di litio) e modulatori elettro-ottici. Modulatori di ampiezza e di fase. Prisma di rifrazione. Prisma di rifrazione, dispersione angolare e potere risolutivo. Specchi sferici e costruzione delle immagini. Approssimazione dell’Ottica geometrica e definizioni generali. Specchi sferici e costruzione delle immagini. Diottro. Diottro composto e costruzioni delle immagini. Aberrazioni geometriche e cromatiche. Funzionamento dell’occhio. Esempi. Esperienze di laboratorio 1. Legge di Malus. Misura dell'angolo di Brewster. 2. Interferometro di Michelson. Misura del tempo di coerenza di un laser. 3. Diffrazione di un fascio laser in regime di Fraunhofer da fenditure, fori e fili. 4. Interferometro di Fabry e Perot. 5. Lamine di ritardo. Misura dei parametri di Stokes di uno stato dipolarizzazione incognito.

a) E’ indispensabile conoscere le basi dell’elettromagnetismo classico acquisite nel biennio della laurea di primo livello. b) E’ importante avere conoscenze di base dell’analisi dati acquisite nei primi due anni della laurea di primo livello c) E’ utile avere solide conoscenze sull’uso di oscilloscopio e multimetri e di teoria della misure e trattazione delle incertezze sperimentali.

Testo 1 -C. Mencuccini, V. Silvestrini, Fisica II, Liguori Editore, Napoli Testo 2 -Mazzoldi, Nigro, Voci, Fisica vol. II, edizioni EdiSES Testo 3 -Grant R. Fowles, Introduction to Modern Optics, Dover Publications Inc., New York

Lo svolgimento del corso si svilupperà attraverso lezioni frontali sulla teoria ed esempi in classe, sulla spiegazione delle esperienze. La frequenza alle lezioni frontali è facoltativa, ma fortemente raccomandata. Il laboratorio di Ottica si articola inoltre su 5 esperienze della durata di 4 ore ciascuna. Gli studenti lavorano divisi in gruppi da 3-4 studenti per banco. La consegna della relazione di gruppo avviene entro 7 giorni. Non è ammessa più di una assenza alle esperienze di laboratorio.

La frequenza alle lezioni frontali è facoltativa, ma fortemente raccomandata. La frequenza alle esperienze è obbligatoria con un massimo di una assenza ammissibile.

L'esame finale è costituito da una prova orale. Tipicamente, l'orale prevede domande e/o lo svolgimento di esercizi sul programma e sulle esperienze di laboratorio, consentendo anche una valutazione dell'apporto individuale dello studente al lavoro svolto dal gruppo. Ciascuna esperienza viene valutata in trentesimi dal docente. Il voto medio delle esperienze viene aumentato di un bonus di +1 trentesimo se l'esame viene svolto nei primi 3 appelli del corso, viene lasciato senza modifiche se l'esame viene svolto nel quarto, quinto, o sesto appello, e subisce un malus di -1 trentesimo per ogni appello successivo al sesto. La media dei voti delle esperienze, pesata per il contributo del singolo studente, concorrerà per il 50% alla determinazione del voto finale. Per superare l'esame lo studente deve essere in grado di presentare un argomento o ripetere un calcolo discusso durante il corso, di descrivere e discutere in maniera completa le esperienze svolte durante l'anno, di applicare i metodi appresi ad esempi e situazioni simili a quelle già discusse. Nella valutazione si terrà conto di: - correttezza dei concetti esposti; - chiarezza e rigore espositivo; - capacità di sviluppo analitico della teoria; - attitudine nel problem solving (metodo e risultati)

M. Born, E. Wolf, Principles of Optics (Pergamon Press, Oxford, 1980) C. Mencuccini, V. Silvestrini, Fisica II, Liguori Editore, Napoli

Lo svolgimento del corso si svilupperà attraverso lezioni frontali sulla teoria ed esempi in classe, sulla spiegazione delle esperienze. La frequenza alle lezioni frontali è facoltativa, ma fortemente raccomandata. Il laboratorio di Ottica si articola inoltre su 5 esperienze della durata di 4 ore ciascuna. Gli studenti lavorano divisi in gruppi da 3-4 studenti per banco. La consegna della relazione di gruppo avviene entro 7 giorni. Non è ammessa più di una assenza alle esperienze di laboratorio.

La prima parte del corso è dedicata allo studio delle onde (12 ore). La seconda parte allo studio dell’interferenza (12 ore). La terza parte allo studio della diffrazione (12 ore). La quarta parte allo studio della propagazione nei materiali e all’anisotropia ottica (12 ore). Gli esperimenti relativi al programma sono raggruppati in 5 esperienze didattiche (30 ore). In dettaglio: Richiami eq. di Maxwell ed eq. delle onde elettromagnetiche nella materia; Onda armonica piana. Teorema di Fourier. Eq. onde in un mezzo non omogeneo. Equazione di Helmholtz. Polarizzazione delle onde (pol. lineare, ellittica, circolare, non polarizzata) e rappresentazione vettoriale Vettore di Poynting. Vettore di Poynting per polarizzazione lineare. Vettore di Poynting per polarizzazione ellittica, circolare e per luce non polarizzata. Spettro delle onde e. m. (onde radio – raggi gamma). Condizioni per le onde e. m. all’interfaccia tra due mezzi. Leggi della riflessione e della rifrazione. Esercizio rifrazione lastra di vetro. Principio di Fermat. Principio di Fermat e cammino ottico. Angolo limite ed esempi sulla rifrazione della luce. Fenomeni rifrattivi dell’atmosfera; Relazioni di Fresnel per onda e. .m polarizzata nel piano di incidenza. Relazioni di Fresnel per onda e. .m polarizzata ortogonalmente al piano di incidenza. Coefficienti di riflessione e trasmissione per luce comunque polarizzata. Angolo di Brewster. Grado di polarizzazione. Caso di incidenza normale. Polaroid e luce polarizzata. Polaroid e legge di Malus per diversi stati di polarizzazione. Polarizzazione e analogie con l’esperimento di Stern e Gerlach. Onda evanescente e applicazioni: cubo separatore di fascio e fluorescenza in modalità di riflessione totale interna. Riflessione interna totale e coefficienti di Fresnel. Fase onda riflessa e rombo di Fresnel. Esercizio rel. di Fresnel. Interferenza tra onde e. m., sorgenti coerenti. Esperimento di Young e cammino ottico. Interferometro di Michelson. Funzioni di correlazione tra due campi e. .m e funzione di autocorrelazione. Teoria della coerenza parziale e visibilità. Teorema di Wiener-Khinchin. Interferenza da una lastra a facce piane e parallele. Calcolo della visibilità di una sorgente laser in presenza di modi di cavità tramite il teorema di Wiener.Pacchetto d’onde e coerenza. Coerenza spaziale trasversale; Principio di Huyghens-Fresnel. Teorema di Green. Teorema integrale di Kirchhoff. Diffrazione (caso di Fresnel e limite di Fraunhofer). Diffrazione alla Fraunhofer da fenditura calcolata con l’integrale di Kirchhoff. Diffrazione alla Fraunhofer da foro circolare calcolata con l’integrale di Kirchhoff. Potere risolutivo lineare di un foro e criterio di Rayleigh ed esempi. Potere separatore microscopio e apertura numerica. Applicazioni e conseguenze della diffrazione. Diffrazione da reticolo calcolata con l’integrale di Kirchhoff. Distribuzione intensità da reticolo di diffrazione; Larghezza dei massimi di un reticolo di diffrazione. Potere dispersivo e potere risolutivo di un reticolo di diffrazione. Interferometro di Fabry-Perot, finesse. Free spectral range. Potere risolutivo di un interferometro di Fabry-Perot. Finesse di riflettività, risoluzione e free spectral range di un interferometro di Fabry-Perot. Polarizzabilita’ elettronica statica di un atomo. Dispersione della luce, modello di Lorentz, e polarizzabilita’ elettronica complessa. Dispersione della luce e coefficiente di assorbimento. Contributi alla polarizzabilita’ nei materiali in relazione alla pulsazione delle onde e.m. Costante dielettrica e indice di rifrazione complessi per gli isolanti.Velocita’ di fase e velocita’ di gruppo di un pacchetto d’onde. Dispersione normale e anomala. Indice di rifrazione complesso per i metalli: limite di bassa frequenza; Indice di rifrazione complesso per i metalli: limite di alta frequenza e colorazione apparente dei metalli. Arcobaleno. Fibre ottiche. Cristalli anisotropi, tensore suscettività dielettrica. Tensore suscettività dielettrica e sue proprietà matematiche per materiali trasparenti, ellissoide degli indici. Propagazione di un’onda elettromagnetica in un cristallo anisotropo: onda ordinaria e straordinaria e direzione dei vettori coinvolti nella propagazione dell’onda. Leggi riflessione e rifrazione mediante principio di Huyghens-Fresnel. Costruzione di Huyghens dei fronti d’onda in un cristallo uniassico. Lamine di ritardo. Descrizione matematica della polarizzazione, vettori e matrici di Jones. Rappresentazione matematica delle lamine di ritardo. Esempi di applicazione delle matrici di Jones. ; Parametri di Stokes e sfera di Poincarè. Descrizione V esercitazione e misura sperimentale dei parametri di Stokes.; Cristalli liquidi, lamine a ritardo variabile, display. Potere rotatorio e birifrangenza circolare. Effetto di un campo magnetico sulle proprietà ottiche di un dielettrico: rotazione di Faraday. Effetti elettro-ottici, tensore elettro-ottico. Esempi (KDP e niobato di litio) e modulatori elettro-ottici. Modulatori di ampiezza e di fase. Prisma di rifrazione. Prisma di rifrazione, dispersione angolare e potere risolutivo. Specchi sferici e costruzione delle immagini. Approssimazione dell’Ottica geometrica e definizioni generali. Specchi sferici e costruzione delle immagini. Diottro. Diottro composto e costruzioni delle immagini. Aberrazioni geometriche e cromatiche. Funzionamento dell’occhio. Esempi. Esperienze di laboratorio 1. Legge di Malus. Misura dell'angolo di Brewster. 2. Interferometro di Michelson. Misura del tempo di coerenza di un laser. 3. Diffrazione di un fascio laser in regime di Fraunhofer da fenditure, fori e fili. 4. Interferometro di Fabry e Perot. 5. Lamine di ritardo. Misura dei parametri di Stokes di uno stato dipolarizzazione incognito.

a) E’ indispensabile conoscere le basi dell’elettromagnetismo classico acquisite nel biennio della laurea di primo livello. b) E’ importante avere conoscenze di base dell’analisi dati acquisite nei primi due anni della laurea di primo livello c) E’ utile avere solide conoscenze sull’uso di oscilloscopio e multimetri e di teoria della misure e trattazione delle incertezze sperimentali.

Testo 1 -C. Mencuccini, V. Silvestrini, Fisica II, Liguori Editore, Napoli Testo 2 -Mazzoldi, Nigro, Voci, Fisica vol. II, edizioni EdiSES Testo 3 -Grant R. Fowles, Introduction to Modern Optics, Dover Publications Inc., New York

Lo svolgimento del corso si svilupperà attraverso lezioni frontali sulla teoria ed esempi in classe, sulla spiegazione delle esperienze. La frequenza alle lezioni frontali è facoltativa, ma fortemente raccomandata. Il laboratorio di Ottica si articola inoltre su 5 esperienze della durata di 4 ore ciascuna. Gli studenti lavorano divisi in gruppi da 3-4 studenti per banco. La consegna della relazione di gruppo avviene entro 7 giorni. Non è ammessa più di una assenza alle esperienze di laboratorio.

La frequenza alle lezioni frontali è facoltativa, ma fortemente raccomandata. La frequenza alle esperienze è obbligatoria con un massimo di una assenza ammissibile.

L'esame finale è costituito da una prova orale. Tipicamente, l'orale prevede domande e/o lo svolgimento di esercizi sul programma e sulle esperienze di laboratorio, consentendo anche una valutazione dell'apporto individuale dello studente al lavoro svolto dal gruppo. Ciascuna esperienza viene valutata in trentesimi dal docente. Il voto medio delle esperienze viene aumentato di un bonus di +1 trentesimo se l'esame viene svolto nei primi 3 appelli del corso, viene lasciato senza modifiche se l'esame viene svolto nel quarto, quinto, o sesto appello, e subisce un malus di -1 trentesimo per ogni appello successivo al sesto. La media dei voti delle esperienze, pesata per il contributo del singolo studente, concorrerà per il 50% alla determinazione del voto finale. Per superare l'esame lo studente deve essere in grado di presentare un argomento o ripetere un calcolo discusso durante il corso, di descrivere e discutere in maniera completa le esperienze svolte durante l'anno, di applicare i metodi appresi ad esempi e situazioni simili a quelle già discusse. Nella valutazione si terrà conto di: - correttezza dei concetti esposti; - chiarezza e rigore espositivo; - capacità di sviluppo analitico della teoria; - attitudine nel problem solving (metodo e risultati)

- M. Born, E. Wolf, Principles of Optics (Pergamon Press, Oxford, 1980)

Lo svolgimento del corso si svilupperà attraverso lezioni frontali sulla teoria ed esempi in classe, sulla spiegazione delle esperienze. La frequenza alle lezioni frontali è facoltativa, ma fortemente raccomandata. Il laboratorio di Ottica si articola inoltre su 5 esperienze della durata di 4 ore ciascuna. Gli studenti lavorano divisi in gruppi da 3-4 studenti per banco. La consegna della relazione di gruppo avviene entro 7 giorni. Non è ammessa più di una assenza alle esperienze di laboratorio.

La prima parte del corso è dedicata allo studio delle onde (12 ore). La seconda parte allo studio dell’interferenza (12 ore). La terza parte allo studio della diffrazione (12 ore). La quarta parte allo studio della propagazione nei materiali e all’anisotropia ottica (12 ore). Gli esperimenti relativi al programma sono raggruppati in 5 esperienze didattiche (30 ore). In dettaglio: Richiami eq. di Maxwell ed eq. delle onde elettromagnetiche nella materia; Onda armonica piana. Teorema di Fourier. Eq. onde in un mezzo non omogeneo. Equazione di Helmholtz. Polarizzazione delle onde (pol. lineare, ellittica, circolare, non polarizzata) e rappresentazione vettoriale Vettore di Poynting. Vettore di Poynting per polarizzazione lineare. Vettore di Poynting per polarizzazione ellittica, circolare e per luce non polarizzata. Spettro delle onde e. m. (onde radio – raggi gamma). Condizioni per le onde e. m. all’interfaccia tra due mezzi. Leggi della riflessione e della rifrazione. Esercizio rifrazione lastra di vetro. Principio di Fermat. Principio di Fermat e cammino ottico. Angolo limite ed esempi sulla rifrazione della luce. Fenomeni rifrattivi dell’atmosfera; Relazioni di Fresnel per onda e. .m polarizzata nel piano di incidenza. Relazioni di Fresnel per onda e. .m polarizzata ortogonalmente al piano di incidenza. Coefficienti di riflessione e trasmissione per luce comunque polarizzata. Angolo di Brewster. Grado di polarizzazione. Caso di incidenza normale. Polaroid e luce polarizzata. Polaroid e legge di Malus per diversi stati di polarizzazione. Polarizzazione e analogie con l’esperimento di Stern e Gerlach. Onda evanescente e applicazioni: cubo separatore di fascio e fluorescenza in modalità di riflessione totale interna. Riflessione interna totale e coefficienti di Fresnel. Fase onda riflessa e rombo di Fresnel. Esercizio rel. di Fresnel. Interferenza tra onde e. m., sorgenti coerenti. Esperimento di Young e cammino ottico. Interferometro di Michelson. Funzioni di correlazione tra due campi e. .m e funzione di autocorrelazione. Teoria della coerenza parziale e visibilità. Teorema di Wiener-Khinchin. Interferenza da una lastra a facce piane e parallele. Calcolo della visibilità di una sorgente laser in presenza di modi di cavità tramite il teorema di Wiener.Pacchetto d’onde e coerenza. Coerenza spaziale trasversale; Principio di Huyghens-Fresnel. Teorema di Green. Teorema integrale di Kirchhoff. Diffrazione (caso di Fresnel e limite di Fraunhofer). Diffrazione alla Fraunhofer da fenditura calcolata con l’integrale di Kirchhoff. Diffrazione alla Fraunhofer da foro circolare calcolata con l’integrale di Kirchhoff. Potere risolutivo lineare di un foro e criterio di Rayleigh ed esempi. Potere separatore microscopio e apertura numerica. Applicazioni e conseguenze della diffrazione. Diffrazione da reticolo calcolata con l’integrale di Kirchhoff. Distribuzione intensità da reticolo di diffrazione; Larghezza dei massimi di un reticolo di diffrazione. Potere dispersivo e potere risolutivo di un reticolo di diffrazione. Interferometro di Fabry-Perot, finesse. Free spectral range. Potere risolutivo di un interferometro di Fabry-Perot. Finesse di riflettività, risoluzione e free spectral range di un interferometro di Fabry-Perot. Polarizzabilita’ elettronica statica di un atomo. Dispersione della luce, modello di Lorentz, e polarizzabilita’ elettronica complessa. Dispersione della luce e coefficiente di assorbimento. Contributi alla polarizzabilita’ nei materiali in relazione alla pulsazione delle onde e.m. Costante dielettrica e indice di rifrazione complessi per gli isolanti.Velocita’ di fase e velocita’ di gruppo di un pacchetto d’onde. Dispersione normale e anomala. Indice di rifrazione complesso per i metalli: limite di bassa frequenza; Indice di rifrazione complesso per i metalli: limite di alta frequenza e colorazione apparente dei metalli. Arcobaleno. Fibre ottiche. Cristalli anisotropi, tensore suscettività dielettrica. Tensore suscettività dielettrica e sue proprietà matematiche per materiali trasparenti, ellissoide degli indici. Propagazione di un’onda elettromagnetica in un cristallo anisotropo: onda ordinaria e straordinaria e direzione dei vettori coinvolti nella propagazione dell’onda. Leggi riflessione e rifrazione mediante principio di Huyghens-Fresnel. Costruzione di Huyghens dei fronti d’onda in un cristallo uniassico. Lamine di ritardo. Descrizione matematica della polarizzazione, vettori e matrici di Jones. Rappresentazione matematica delle lamine di ritardo. Esempi di applicazione delle matrici di Jones. ; Parametri di Stokes e sfera di Poincarè. Descrizione V esercitazione e misura sperimentale dei parametri di Stokes.; Cristalli liquidi, lamine a ritardo variabile, display. Potere rotatorio e birifrangenza circolare. Effetto di un campo magnetico sulle proprietà ottiche di un dielettrico: rotazione di Faraday. Effetti elettro-ottici, tensore elettro-ottico. Esempi (KDP e niobato di litio) e modulatori elettro-ottici. Modulatori di ampiezza e di fase. Prisma di rifrazione. Prisma di rifrazione, dispersione angolare e potere risolutivo. Specchi sferici e costruzione delle immagini. Approssimazione dell’Ottica geometrica e definizioni generali. Specchi sferici e costruzione delle immagini. Diottro. Diottro composto e costruzioni delle immagini. Aberrazioni geometriche e cromatiche. Funzionamento dell’occhio. Esempi. Esperienze di laboratorio 1. Legge di Malus. Misura dell'angolo di Brewster. 2. Interferometro di Michelson. Misura del tempo di coerenza di un laser. 3. Diffrazione di un fascio laser in regime di Fraunhofer da fenditure, fori e fili. 4. Interferometro di Fabry e Perot. 5. Lamine di ritardo. Misura dei parametri di Stokes di uno stato dipolarizzazione incognito.

a) E’ indispensabile conoscere le basi dell’elettromagnetismo classico acquisite nel biennio della laurea di primo livello. b) E’ importante avere conoscenze di base dell’analisi dati acquisite nei primi due anni della laurea di primo livello c) E’ utile avere solide conoscenze sull’uso di oscilloscopio e multimetri e di teoria della misure e trattazione delle incertezze sperimentali.

Testo 1 -C. Mencuccini, V. Silvestrini, Fisica II, Liguori Editore, Napoli Testo 2 -Mazzoldi, Nigro, Voci, Fisica vol. II, edizioni EdiSES Testo 3 -Grant R. Fowles, Introduction to Modern Optics, Dover Publications Inc., New York

Lo svolgimento del corso si svilupperà attraverso lezioni frontali sulla teoria ed esempi in classe, sulla spiegazione delle esperienze. La frequenza alle lezioni frontali è facoltativa, ma fortemente raccomandata. Il laboratorio di Ottica si articola inoltre su 5 esperienze della durata di 4 ore ciascuna. Gli studenti lavorano divisi in gruppi da 3-4 studenti per banco. La consegna della relazione di gruppo avviene entro 7 giorni. Non è ammessa più di una assenza alle esperienze di laboratorio.

La frequenza alle lezioni frontali è facoltativa, ma fortemente raccomandata. La frequenza alle esperienze è obbligatoria con un massimo di una assenza ammissibile.

L'esame finale è costituito da una prova orale. Tipicamente, l'orale prevede domande e/o lo svolgimento di esercizi sul programma e sulle esperienze di laboratorio, consentendo anche una valutazione dell'apporto individuale dello studente al lavoro svolto dal gruppo. Ciascuna esperienza viene valutata in trentesimi dal docente. Il voto medio delle esperienze viene aumentato di un bonus di +1 trentesimo se l'esame viene svolto nei primi 3 appelli del corso, viene lasciato senza modifiche se l'esame viene svolto nel quarto, quinto, o sesto appello, e subisce un malus di -1 trentesimo per ogni appello successivo al sesto. La media dei voti delle esperienze, pesata per il contributo del singolo studente, concorrerà per il 50% alla determinazione del voto finale. Per superare l'esame lo studente deve essere in grado di presentare un argomento o ripetere un calcolo discusso durante il corso, di descrivere e discutere in maniera completa le esperienze svolte durante l'anno, di applicare i metodi appresi ad esempi e situazioni simili a quelle già discusse. Nella valutazione si terrà conto di: - correttezza dei concetti esposti; - chiarezza e rigore espositivo; - capacità di sviluppo analitico della teoria; - attitudine nel problem solving (metodo e risultati)

- M. Born, E. Wolf, Principles of Optics (Pergamon Press, Oxford, 1980)

Lo svolgimento del corso si svilupperà attraverso lezioni frontali sulla teoria ed esempi in classe, sulla spiegazione delle esperienze. La frequenza alle lezioni frontali è facoltativa, ma fortemente raccomandata. Il laboratorio di Ottica si articola inoltre su 5 esperienze della durata di 4 ore ciascuna. Gli studenti lavorano divisi in gruppi da 3-4 studenti per banco. La consegna della relazione di gruppo avviene entro 7 giorni. Non è ammessa più di una assenza alle esperienze di laboratorio.

La prima parte del corso è dedicata allo studio delle onde (12 ore). La seconda parte allo studio dell’interferenza (12 ore). La terza parte allo studio della diffrazione (12 ore). La quarta parte allo studio della propagazione nei materiali e all’anisotropia ottica (12 ore). Gli esperimenti relativi al programma sono raggruppati in 5 esperienze didattiche (30 ore). In dettaglio: Richiami eq. di Maxwell ed eq. delle onde elettromagnetiche nella materia; Onda armonica piana. Teorema di Fourier. Eq. onde in un mezzo non omogeneo. Equazione di Helmholtz. Polarizzazione delle onde (pol. lineare, ellittica, circolare, non polarizzata) e rappresentazione vettoriale Vettore di Poynting. Vettore di Poynting per polarizzazione lineare. Vettore di Poynting per polarizzazione ellittica, circolare e per luce non polarizzata. Spettro delle onde e. m. (onde radio – raggi gamma). Condizioni per le onde e. m. all’interfaccia tra due mezzi. Leggi della riflessione e della rifrazione. Esercizio rifrazione lastra di vetro. Principio di Fermat. Principio di Fermat e cammino ottico. Angolo limite ed esempi sulla rifrazione della luce. Fenomeni rifrattivi dell’atmosfera; Relazioni di Fresnel per onda e. .m polarizzata nel piano di incidenza. Relazioni di Fresnel per onda e. .m polarizzata ortogonalmente al piano di incidenza. Coefficienti di riflessione e trasmissione per luce comunque polarizzata. Angolo di Brewster. Grado di polarizzazione. Caso di incidenza normale. Polaroid e luce polarizzata. Polaroid e legge di Malus per diversi stati di polarizzazione. Polarizzazione e analogie con l’esperimento di Stern e Gerlach. Onda evanescente e applicazioni: cubo separatore di fascio e fluorescenza in modalità di riflessione totale interna. Riflessione interna totale e coefficienti di Fresnel. Fase onda riflessa e rombo di Fresnel. Esercizio rel. di Fresnel. Interferenza tra onde e. m., sorgenti coerenti. Esperimento di Young e cammino ottico. Interferometro di Michelson. Funzioni di correlazione tra due campi e. .m e funzione di autocorrelazione. Teoria della coerenza parziale e visibilità. Teorema di Wiener-Khinchin. Interferenza da una lastra a facce piane e parallele. Calcolo della visibilità di una sorgente laser in presenza di modi di cavità tramite il teorema di Wiener.Pacchetto d’onde e coerenza. Coerenza spaziale trasversale; Principio di Huyghens-Fresnel. Teorema di Green. Teorema integrale di Kirchhoff. Diffrazione (caso di Fresnel e limite di Fraunhofer). Diffrazione alla Fraunhofer da fenditura calcolata con l’integrale di Kirchhoff. Diffrazione alla Fraunhofer da foro circolare calcolata con l’integrale di Kirchhoff. Potere risolutivo lineare di un foro e criterio di Rayleigh ed esempi. Potere separatore microscopio e apertura numerica. Applicazioni e conseguenze della diffrazione. Diffrazione da reticolo calcolata con l’integrale di Kirchhoff. Distribuzione intensità da reticolo di diffrazione; Larghezza dei massimi di un reticolo di diffrazione. Potere dispersivo e potere risolutivo di un reticolo di diffrazione. Interferometro di Fabry-Perot, finesse. Free spectral range. Potere risolutivo di un interferometro di Fabry-Perot. Finesse di riflettività, risoluzione e free spectral range di un interferometro di Fabry-Perot. Polarizzabilita’ elettronica statica di un atomo. Dispersione della luce, modello di Lorentz, e polarizzabilita’ elettronica complessa. Dispersione della luce e coefficiente di assorbimento. Contributi alla polarizzabilita’ nei materiali in relazione alla pulsazione delle onde e.m. Costante dielettrica e indice di rifrazione complessi per gli isolanti.Velocita’ di fase e velocita’ di gruppo di un pacchetto d’onde. Dispersione normale e anomala. Indice di rifrazione complesso per i metalli: limite di bassa frequenza; Indice di rifrazione complesso per i metalli: limite di alta frequenza e colorazione apparente dei metalli. Arcobaleno. Fibre ottiche. Cristalli anisotropi, tensore suscettività dielettrica. Tensore suscettività dielettrica e sue proprietà matematiche per materiali trasparenti, ellissoide degli indici. Propagazione di un’onda elettromagnetica in un cristallo anisotropo: onda ordinaria e straordinaria e direzione dei vettori coinvolti nella propagazione dell’onda. Leggi riflessione e rifrazione mediante principio di Huyghens-Fresnel. Costruzione di Huyghens dei fronti d’onda in un cristallo uniassico. Lamine di ritardo. Descrizione matematica della polarizzazione, vettori e matrici di Jones. Rappresentazione matematica delle lamine di ritardo. Esempi di applicazione delle matrici di Jones. ; Parametri di Stokes e sfera di Poincarè. Descrizione V esercitazione e misura sperimentale dei parametri di Stokes.; Cristalli liquidi, lamine a ritardo variabile, display. Potere rotatorio e birifrangenza circolare. Effetto di un campo magnetico sulle proprietà ottiche di un dielettrico: rotazione di Faraday. Effetti elettro-ottici, tensore elettro-ottico. Esempi (KDP e niobato di litio) e modulatori elettro-ottici. Modulatori di ampiezza e di fase. Prisma di rifrazione. Prisma di rifrazione, dispersione angolare e potere risolutivo. Specchi sferici e costruzione delle immagini. Approssimazione dell’Ottica geometrica e definizioni generali. Specchi sferici e costruzione delle immagini. Diottro. Diottro composto e costruzioni delle immagini. Aberrazioni geometriche e cromatiche. Funzionamento dell’occhio. Esempi. Esperienze di laboratorio 1. Legge di Malus. Misura dell'angolo di Brewster. 2. Interferometro di Michelson. Misura del tempo di coerenza di un laser. 3. Diffrazione di un fascio laser in regime di Fraunhofer da fenditure, fori e fili. 4. Interferometro di Fabry e Perot. 5. Lamine di ritardo. Misura dei parametri di Stokes di uno stato dipolarizzazione incognito.

a) E’ indispensabile conoscere le basi dell’elettromagnetismo classico acquisite nel biennio della laurea di primo livello. b) E’ importante avere conoscenze di base dell’analisi dati acquisite nei primi due anni della laurea di primo livello c) E’ utile avere solide conoscenze sull’uso di oscilloscopio e multimetri e di teoria della misure e trattazione delle incertezze sperimentali.

Testo 1 -C. Mencuccini, V. Silvestrini, Fisica II, Liguori Editore, Napoli Testo 2 -Mazzoldi, Nigro, Voci, Fisica vol. II, edizioni EdiSES Testo 3 -Grant R. Fowles, Introduction to Modern Optics, Dover Publications Inc., New York

La frequenza alle lezioni frontali è facoltativa, ma fortemente raccomandata. La frequenza alle esperienze è obbligatoria con un massimo di una assenza ammissibile.

L'esame finale è costituito da una prova orale. Tipicamente, l'orale prevede domande e/o lo svolgimento di esercizi sul programma e sulle esperienze di laboratorio, consentendo anche una valutazione dell'apporto individuale dello studente al lavoro svolto dal gruppo. Ciascuna esperienza viene valutata in trentesimi dal docente. Il voto medio delle esperienze viene aumentato di un bonus di +1 trentesimo se l'esame viene svolto nei primi 3 appelli del corso, viene lasciato senza modifiche se l'esame viene svolto nel quarto, quinto, o sesto appello, e subisce un malus di -1 trentesimo per ogni appello successivo al sesto. La media dei voti delle esperienze, pesata per il contributo del singolo studente, concorrerà per il 50% alla determinazione del voto finale. Per superare l'esame lo studente deve essere in grado di presentare un argomento o ripetere un calcolo discusso durante il corso, di descrivere e discutere in maniera completa le esperienze svolte durante l'anno, di applicare i metodi appresi ad esempi e situazioni simili a quelle già discusse. Nella valutazione si terrà conto di: - correttezza dei concetti esposti; - chiarezza e rigore espositivo; - capacità di sviluppo analitico della teoria; - attitudine nel problem solving (metodo e risultati)

M. Born, E. Wolf, Principles of Optics (Pergamon Press, Oxford, 1980)

In presenza ed esercitazioni di laboratorio

La prima parte del corso è dedicata allo studio delle onde (12 ore). La seconda parte allo studio dell’interferenza (12 ore). La terza parte allo studio della diffrazione (12 ore). La quarta parte allo studio della propagazione nei materiali e all’anisotropia ottica (12 ore). Gli esperimenti relativi al programma sono raggruppati in 5 esperienze didattiche (30 ore). In dettaglio: Richiami eq. di Maxwell ed eq. delle onde elettromagnetiche nella materia; Onda armonica piana. Teorema di Fourier. Eq. onde in un mezzo non omogeneo. Equazione di Helmholtz. Polarizzazione delle onde (pol. lineare, ellittica, circolare, non polarizzata) e rappresentazione vettoriale Vettore di Poynting. Vettore di Poynting per polarizzazione lineare. Vettore di Poynting per polarizzazione ellittica, circolare e per luce non polarizzata. Spettro delle onde e. m. (onde radio – raggi gamma). Condizioni per le onde e. m. all’interfaccia tra due mezzi. Leggi della riflessione e della rifrazione. Esercizio rifrazione lastra di vetro. Principio di Fermat. Principio di Fermat e cammino ottico. Angolo limite ed esempi sulla rifrazione della luce. Fenomeni rifrattivi dell’atmosfera; Relazioni di Fresnel per onda e. .m polarizzata nel piano di incidenza. Relazioni di Fresnel per onda e. .m polarizzata ortogonalmente al piano di incidenza. Coefficienti di riflessione e trasmissione per luce comunque polarizzata. Angolo di Brewster. Grado di polarizzazione. Caso di incidenza normale. Polaroid e luce polarizzata. Polaroid e legge di Malus per diversi stati di polarizzazione. Polarizzazione e analogie con l’esperimento di Stern e Gerlach. Onda evanescente e applicazioni: cubo separatore di fascio e fluorescenza in modalità di riflessione totale interna. Riflessione interna totale e coefficienti di Fresnel. Fase onda riflessa e rombo di Fresnel. Esercizio rel. di Fresnel. Interferenza tra onde e. m., sorgenti coerenti. Esperimento di Young e cammino ottico. Interferometro di Michelson. Funzioni di correlazione tra due campi e. .m e funzione di autocorrelazione. Teoria della coerenza parziale e visibilità. Teorema di Wiener-Khinchin. Interferenza da una lastra a facce piane e parallele. Calcolo della visibilità di una sorgente laser in presenza di modi di cavità tramite il teorema di Wiener.Pacchetto d’onde e coerenza. Coerenza spaziale trasversale; Principio di Huyghens-Fresnel. Teorema di Green. Teorema integrale di Kirchhoff. Diffrazione (caso di Fresnel e limite di Fraunhofer). Diffrazione alla Fraunhofer da fenditura calcolata con l’integrale di Kirchhoff. Diffrazione alla Fraunhofer da foro circolare calcolata con l’integrale di Kirchhoff. Potere risolutivo lineare di un foro e criterio di Rayleigh ed esempi. Potere separatore microscopio e apertura numerica. Applicazioni e conseguenze della diffrazione. Diffrazione da reticolo calcolata con l’integrale di Kirchhoff. Distribuzione intensità da reticolo di diffrazione; Larghezza dei massimi di un reticolo di diffrazione. Potere dispersivo e potere risolutivo di un reticolo di diffrazione. Interferometro di Fabry-Perot, finesse. Free spectral range. Potere risolutivo di un interferometro di Fabry-Perot. Finesse di riflettività, risoluzione e free spectral range di un interferometro di Fabry-Perot. Polarizzabilita’ elettronica statica di un atomo. Dispersione della luce, modello di Lorentz, e polarizzabilita’ elettronica complessa. Dispersione della luce e coefficiente di assorbimento. Contributi alla polarizzabilita’ nei materiali in relazione alla pulsazione delle onde e.m. Costante dielettrica e indice di rifrazione complessi per gli isolanti.Velocita’ di fase e velocita’ di gruppo di un pacchetto d’onde. Dispersione normale e anomala. Indice di rifrazione complesso per i metalli: limite di bassa frequenza; Indice di rifrazione complesso per i metalli: limite di alta frequenza e colorazione apparente dei metalli. Arcobaleno. Fibre ottiche. Cristalli anisotropi, tensore suscettività dielettrica. Tensore suscettività dielettrica e sue proprietà matematiche per materiali trasparenti, ellissoide degli indici. Propagazione di un’onda elettromagnetica in un cristallo anisotropo: onda ordinaria e straordinaria e direzione dei vettori coinvolti nella propagazione dell’onda. Leggi riflessione e rifrazione mediante principio di Huyghens-Fresnel. Costruzione di Huyghens dei fronti d’onda in un cristallo uniassico. Lamine di ritardo. Descrizione matematica della polarizzazione, vettori e matrici di Jones. Rappresentazione matematica delle lamine di ritardo. Esempi di applicazione delle matrici di Jones. ; Parametri di Stokes e sfera di Poincarè. Descrizione V esercitazione e misura sperimentale dei parametri di Stokes.; Cristalli liquidi, lamine a ritardo variabile, display. Potere rotatorio e birifrangenza circolare. Effetto di un campo magnetico sulle proprietà ottiche di un dielettrico: rotazione di Faraday. Effetti elettro-ottici, tensore elettro-ottico. Esempi (KDP e niobato di litio) e modulatori elettro-ottici. Modulatori di ampiezza e di fase. Prisma di rifrazione. Prisma di rifrazione, dispersione angolare e potere risolutivo. Specchi sferici e costruzione delle immagini. Approssimazione dell’Ottica geometrica e definizioni generali. Specchi sferici e costruzione delle immagini. Diottro. Diottro composto e costruzioni delle immagini. Aberrazioni geometriche e cromatiche. Funzionamento dell’occhio. Esempi. Esperienze di laboratorio 1. Legge di Malus. Misura dell'angolo di Brewster. 2. Interferometro di Michelson. Misura del tempo di coerenza di un laser. 3. Diffrazione di un fascio laser in regime di Fraunhofer da fenditure, fori e fili. 4. Interferometro di Fabry e Perot. 5. Lamine di ritardo. Misura dei parametri di Stokes di uno stato dipolarizzazione incognito.

a) E’ indispensabile conoscere le basi dell’elettromagnetismo classico acquisite nel biennio della laurea di primo livello. b) E’ importante avere conoscenze di base dell’analisi dati acquisite nei primi due anni della laurea di primo livello c) E’ utile avere solide conoscenze sull’uso di oscilloscopio e multimetri e di teoria della misure e trattazione delle incertezze sperimentali.

Testo 1 -C. Mencuccini, V. Silvestrini, Fisica II, Liguori Editore, Napoli Testo 2 -Mazzoldi, Nigro, Voci, Fisica vol. II, edizioni EdiSES Testo 3 -Grant R. Fowles, Introduction to Modern Optics, Dover Publications Inc., New York

La frequenza alle lezioni frontali è facoltativa, ma fortemente raccomandata. La frequenza alle esperienze è obbligatoria con un massimo di una assenza ammissibile.

L'esame finale è costituito da una prova orale. Tipicamente, l'orale prevede domande e/o lo svolgimento di esercizi sul programma e sulle esperienze di laboratorio, consentendo anche una valutazione dell'apporto individuale dello studente al lavoro svolto dal gruppo. Ciascuna esperienza viene valutata in trentesimi dal docente. Il voto medio delle esperienze viene aumentato di un bonus di +1 trentesimo se l'esame viene svolto nei primi 3 appelli del corso, viene lasciato senza modifiche se l'esame viene svolto nel quarto, quinto, o sesto appello, e subisce un malus di -1 trentesimo per ogni appello successivo al sesto. La media dei voti delle esperienze, pesata per il contributo del singolo studente, concorrerà per il 50% alla determinazione del voto finale. Per superare l'esame lo studente deve essere in grado di presentare un argomento o ripetere un calcolo discusso durante il corso, di descrivere e discutere in maniera completa le esperienze svolte durante l'anno, di applicare i metodi appresi ad esempi e situazioni simili a quelle già discusse. Nella valutazione si terrà conto di: - correttezza dei concetti esposti; - chiarezza e rigore espositivo; - capacità di sviluppo analitico della teoria; - attitudine nel problem solving (metodo e risultati)

M. Born, E. Wolf, Principles of Optics (Pergamon Press, Oxford, 1980)

In presenza ed esercitazioni di laboratorio