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Applicazioni di elettromagnetismo

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Electromagnetism applications

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Anno accademico 2019/2020

Codice attività didattica
MFN0857
Docente
Prof. Elena Botta (Titolare del corso)
Corso di studio
008510-101 Laurea Magistrale in Fisica ind. Fisica Nucleare e Subnucleare e Biomedica
008510-103 Laurea Magistrale in Fisica ind. Fisica dell'Ambiente e delle Tecnologie Avanzate
008510-104 Laurea Magistrale in Fisica ind. Fisica del Sistema Meteoclimatico e delle Tecnologie Avanzate
008510-104 Laurea Magistrale in Fisica ind. Fisica delle Tecnologie Avanzate
008510-105 Laurea Magistrale in Fisica ind. Fisica Generale
Anno
2° anno
Periodo didattico
Primo periodo didattico
Tipologia
C=Affine o integrativo
Crediti/Valenza
6
SSD attività didattica
FIS/01 - fisica sperimentale
Erogazione
Tradizionale
Lingua
Italiano
Frequenza
Obbligatoria
Tipologia esame
Orale
Prerequisiti
Il corso richiede come propedeutico un corso di Elettromagnetismo Avanzato (p. es. il corso obbligatorio di Complementi di Elettromagnetismo del secondo anno della laurea triennale) che tratti argomenti quali la soluzione generale delle equazioni di Maxwell e le cavita' risonanti. Viene anche richiesto come prerequisito un corso di Meccanica Quantistica di base, ove si tratti la soluzione della eq. di Schroedinger con metodo perturbativo, e un corso di Struttura della Materia (p. es.Struttura della Materia I obbligatorio nella triennale) ove si studino le proprieta' dei gas atomici e molecolari, delle soluzioni dei semiconduttori e dei cristalli dal punto di vista dei livelli quantistici. Si consiglia anche un corso di Stato Solido. Per la parte di Luce di Sincrotrone si richiede una buona conoscenza della Relativita' Ristretta.
A preparatory class is required in advanced Electromagnetism in which subjects as general method for Maxwell equation solution and cavity resonators are treated. Necessary prerequisites are a basic Quantum Mechanics course, in which the perturbative solution of Schroedinger equation is treated, and a basic Atomic and Solid State course, in which atomic and molecular gases properties are explained as well as the quantum level structure of both crystals and semicondutors. A specialistic Solid State Physics course is also recommended.
For Synchrotron Radiation, a good knowledge of Special Relativity is required.
Propedeutico a
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Sommario del corso

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Obiettivi formativi

Fornire le conoscenze di base sui principi di funzionamento di un sistema laser, sulle caratteristiche dei principali tipi di laser e sulle proprieta' della luce di sincrotrone.

To give basic knowledge on the principles of laser systems, on the different laser types and on Synchrotron Radiation.

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Risultati dell'apprendimento attesi

Conoscenza e capacita' di comprensione (knowledge and understanding)

Conoscenza dei processi di interazione tra radiazione elettromagnetica e materia ad energie dell'ordine dell' eV. Conoscenza approfondita dei principi di funzionamento di un sistema laser.  Conoscenza dei tipi di laser esistenti. Conoscenza delle proprieta' della luce di sincrotrone.

 

Capacita' di applicare conoscenza e comprensione (applying knowledge and understanding)

Capacita' di descrivere e discutere la struttura ed il funzionamento di un sistema laser. Comprensione della funzione dei risuonatori ottici passivi. Capacita' di discutere il comportamento di un laser in condizioni statiche, in regime di impulsi giganti e di agganciamento di fase dei modi. Comprensione delle applicazioni dei laser. Capacita' di spiegare le proprieta' della luce di sincrotrone e il suo utilizzo.

Knowledge and understanding
Knowledge of interaction processes between matter and electromagnetic radiation at eV energies regime. Deep knowledge of laser system principles of operation. Knowledge of different types of laser. Knowledge of Synchrotron Radiation properties.

 

Applying knowledge and understanding

Ability to describe and discuss structure and operation of a laser system. Understanding of passive optical resonators role. Ability to discuss continuous and transient (Q-switching and mode-locking) behaviour of a laser system . Understanding of laser applications. Ability to explain properties and applications of synchrotron radiation.

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Programma

 Formula di Planck per lo spettro di corpo nero, legge di Wien, legge di Stefan-Boltzman. Principi di funzionamento del laser. Interazione radiazione-materia: assorbimento, emissione stimolata, emissione spontanea. Processi di pompaggio. Risuonatori ottici passivi. Comportamento statico del laser: equazioni di bilancio; laser a tre e quattro livelli. Q-switching e mode-locking. Tipi di laser: a cristalli ionici, a gas, ad eccimeri, a coloranti, a semiconduttori. Applicazioni dei laser. Luce di sincrotrone: trattazione semplificata delle proprieta'. Applicazioni della luce di sincrotrone.

Planck formula for black body radiation. Laser operation principles. Interaction of matter with light: absorption, stimulated emission, spontaneous emission. Pumping processes. Passive Optical resonators. Continuous wave laser behaviour: rate equation; three and four level lasers. Q-switching, mode-locking. Types of laser: solid state lasers, gas lasers, eccimer lasers, dye lasers, semiconductor lasers. Laser  applications, synchrotron light: simplified treatise of properties. Synchrotron light applications.

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Modalità di insegnamento

Lezioni frontali

Frontal lectures

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Modalità di verifica dell'apprendimento

Il corso prevede una verifica finale orale, della durata tipica di 35-45 minuti, durante la quale viene chiesto di affrontare due-tre tematiche svolte durante le lezioni frontali, impostando il problema dal punto di vista sia fisico che matematico. La valutazione massima viene assegnata quando sia la trattazione formale che la discussione fisica degli argomenti risultano complete. Non si prevede la risoluzione di esercizi contestualmente all'interrogazione. In caso di non superamento dell'esame orale la ripetizione dello stesso puo' avvenire dopo almeno 4 settimane.

A final oral exam is scheduled with a typical duration of 35-40 minutes. During the exam the candidate is asked to treat two-three arguments out of the program of the lectures, both from the formal/mathematical and the physical point of view. The maximum score  is assigned if the discussion is exhaustive under both formal and physical aspects. No problem solving is required during the exam. In case of negative result, repetition of the exam is allowed only after at least 4 weeks.



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Attività di supporto

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Testi consigliati e bibliografia

Sono disponibili per gli studenti gli appunti del corso, scaricabili direttamente dalla pagina Campusnet del corso.

Notes are available from the course Campusnet webpage.

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Note

Frequenza non obbligatoria ma fortemente consigliata.

Attendance is not mandatory but strongly recommended.

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Orario lezioniV

GiorniOreAula
Lunedì9:00 - 11:00Aula Verde Dipartimento di Fisica
Mercoledì16:00 - 18:00Aula Avogadro Dipartimento di Fisica
Venerdì11:00 - 13:00Aula Avogadro Dipartimento di Fisica

Lezioni: dal 23/09/2019 al 22/11/2019

Nota: AVVISO:
Nelle date di lunedì 14 ottobre 2019, mercoledì 16 ottobre 2019 e venerdì 18 ottobre 2019 le LEZIONI sono SOSPESE

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    Ultimo aggiornamento: 05/11/2019 15:03
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