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Oggetto:
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Raggi X e ottica difrattiva

Oggetto:

X rays and diffractive optical

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Anno accademico 2013/2014

Codice dell'attività didattica
MFN0846
Docente
Prof. Ferruccio Balestra (Titolare del corso)
Corso di studi
008510-104 Laurea Magistrale in Fisica ind. Fisica delle Tecnologie Avanzate
Periodo didattico
Primo periodo didattico
Tipologia
B=Caratterizzante
Crediti/Valenza
6
SSD dell'attività didattica
FIS/01 - fisica sperimentale
Modalità di erogazione
Tradizionale
Lingua di insegnamento
Italiano
Modalità di frequenza
Obbligatoria
Tipologia d'esame
Orale
Modalità d'esame
orale
Oggetto:

Sommario insegnamento

Oggetto:

Obiettivi formativi

Il corso si propone di fornire gli elementi base della produzione ed utilizzo dei raggi x e della ottica diffrattiva per applicazioni in campo scientifico ed industriale

Oggetto:

Risultati dell'apprendimento attesi

Lo studente apprende le tecniche utilizzate nei laboratori di ricerca per lo studio dell'interazione dei raggi X con la materia e quelle relative alle problematiche dell'ottica diffrattiva.

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Programma

I raggi X. Il fotone.Campo statico e campo convettivo generato da una carica in moto uniforme.Equazioni di Maxwell e potenziali di Lienard-Wiechert. Radiazione da una carica in moto non uniforme.Distribuzioni della radiazione .Risultati sperimentali e confronto con le previsioni della teoria classica.La teoria semclassica di Kramers.Calcolo della distribuzione spettrale della radiazione X.Calcolo della distribuzione spettrale della radiazione X. Cone angolare della radiazione di sincrotrone.Magneti wiggler e magneti ondulatori.Rivelatori di raggi X.Scattering dei raggi X.Diffrazione dei raggi X.Assorbimento dei raggi X.La radiazione elettromagnetica e i raggi X. Differenze.

Röntgen’s discovery of X-rays in 1895 launched a tool essential to the development of modern physics and to the verification of many of the predictions of quantum theory. Incredible is the influence exerted in fields as diverse as chemical physics, nuclear physics, solid state physics, medical physics, astrophysics.The course, conceived for a one semestre-course, would provide the basic arguments to the understanding of the X-ray physics, and provide some general background information useful to participate in the recent growing research activity of this field.The lectures follow the scheme:Introduction: historical description.Elementary notions for technical use.The photon. Inertial systems. Maxwell equations. Radiation from an accelerated charge. Sommerfeld’s classical theory of the spatial distribution of continuous X-rays. Radiation experimental spectra and spatial distributions.Kramer’s semiclassical theory. 10. Quantum mechanical considerations. Characteristic X-rays: Line emission. Moseley law. Classical oscillator model. Ionization function: classical theory, quantum theory, intensity. Ratio of characteristics to continuous radiation. Nomeclature of X-ray lines.  The synchrotron radiation. Historical notes. Synchroton radiation laboratories in the World. Main characteristics of the Electra  at Trieste and of the Europen Synchrotron Radiation Facility (ESRF) at Grenoble. Characteristics of the synchrotron radiation: time structure, angular distribution, frequency distribution. Relativistic expression of the Larmor law. Schwinger’s treatment of the radiation from high energy accelerated electrons; high frequency radiation by energetic electrons; radiation by an electron in uniform circular motion. Experimental measurements of Corson.Bending magnets.Natural sources of X-ray radiation. Interaction of X-rays with matter: photelectric effect, Compton scattering and the Klein-Nishina  cross-section.Experimental techniques and method.Interaction of X-rays with matter:  free and damped oscillator, form and width of lines.Scattering of X-rays. Classical theory of Thomson and Rayleigh (coherent) scattering. Compton (incoerent) scattering. Raman scattering. Plasmon scattering. X-rays absorption: experimental techniques and fields of application.Complex dielectric constant. Refracticve index. Bragg equation. Measurement of refratctive index: the method of critical angle of refraction, of symmetrical reflection, of unsymmetrical reflection, of refraction in a prism.X-rays diffraction: experimental techniques and fields of application. Wave motion.Superposition of waves.  Polarization of light: linear, circular, elliptical. Natural light. Interference. Diffraction.Fourier optics. Optical applications.Basic of coherence theory.

Testi consigliati e bibliografia

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L.D.Landau,E.M.Lifshitz, The Classical Theory of Fields, 4th ed. (Pergamon, N.Y.) (1985) W.Heitler, The Quantum Theory of Radiation, (Claredon, Oxford)(1954) J.D.Jackson, Classical Electrodynamics, (Wiley, N.Y.)(1975) W.Schwinger et al, Classical Electrodynamics, (Westview Press, Boulder, Colorado)(2002) H. Wiedemann, Syncrhotron Radiation,(Springer, N.Y.)(2002) E. Hecht, Optics, 3th ed. (Addison_Wesley)(1998) L.Mandel, E. Wolf, Optical Coherence and quantum Optics,(Cambridge University Press)(1995) R. Garfagnini, Appunti alle lezioni del corso di Raggi X e Ottica diffrattiva (Fotocopie,TO)(2006) con il richiamo bibliografico agli articoli su riviste, specifici degli argomenti esposti.



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Note

Nessuna propedeuticità obbligatoria. Frequenza non obbligatoria, ma fortemente consigliata.

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Ultimo aggiornamento: 23/07/2014 09:12