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Oggetto:
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Complementi di elettromagnetismo (corso A)

Oggetto:

Advanced Electromagnetism

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Anno accademico 2019/2020

Codice dell'attività didattica
MFN0541
Docente
Prof. Massimo Masera (Titolare del corso)
Corso di studi
008703 Laurea in Fisica
Anno
2° anno
Tipologia
B=Caratterizzante
Crediti/Valenza
6
SSD dell'attività didattica
FIS/01 - fisica sperimentale
Modalità di erogazione
Doppia
Lingua di insegnamento
Italiano
Modalità di frequenza
Facoltativa
Tipologia d'esame
Orale
Prerequisiti
Propedeuticità: per gli studenti della laurea triennale in Fisica di Torino: corsi di Onde, Fluidi e Termodinamica, Elettricità e Magnetismo, Elettromagnetismo ed Ottica, Metodi Matematici della Fisica I.
Argomenti: fenomenologia del campo elettromagnetico, leggi di Gauss, Faraday-Neumann-Lenz e teorema di Ampere-Maxwell in forma integrale e differenziale. Algebra vettoriale e calcolo differenziale: operatori scalari e vettoriali, loro proprieta' e relazioni notevoli; teoremi notevoli del calcolo differenziale: teorema del flusso e della divergenza, lemma di Green, teorema di Stokes o della circuitazione. Operatori differenziali in diverse coordinate, trasformate e integrali di Fourier, cenni sui tensori, funzioni di Bessel: proprieta', formule asintotiche, funzioni modificate


Previous knowledge required.

For the students attending the Bachelor Degree in Physics at University of Turin: the courses of Waves, Fluids and Thermodynamics, Electricity and Magnetism, Electromagnetism and Optics, Mathematical Methods in Physics I.

In general, topics: phenomenology of Electromagnetic field, Gauss law, Faraday-Neumann-Lenz law, Ampere-Maxwell theorem in differential and integral form. Vectorial algebra and differential Calculus: scalar and vectorial operators, their properties and notable relations; notable theorems of Differential Calculus: Flux and Divergence theorem, Green Lemma, Stokes Theorem. Differential operators in different coordinate systems, Fourier Transforms and Integrals, mentions on tensors, Bessel functions: properties, asymptotic formulas, modified functions.

Propedeutico a
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Sommario insegnamento

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Obiettivi formativi

Identificare i principi Fisici fondamentali che stanno alla base del funzionamento di molti dispositivi elettromagnetici e ottici di uso generalizzato.

To identify the fundamental physical principles, on which the working principle of many commonly-used electromagnetic and optical devices is based.

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Risultati dell'apprendimento attesi

Conoscenza e capacita' di comprensione (knowledge and understanding)

Conoscenza approfondita dei principi dell'elettromagnetismo e della matematica necessaria per la loro comprensione ed applicazione.

Conoscenza approfondita delle leggi che governano i processi di emissione, propagazione libera e confinata di onde elettromagnetiche: dipolo oscillante ideale e smorzato, antenna lineare, guide d'onda e cavita' risonanti, fibre ottiche.

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

Capacita' di discussione approfondita degli aspetti energetici ed inerziali di on'onda elettromagnetica. Capacita' di discussione di processi  di diffusione della radiazione, coerenza di un'onda elettromagnetica.

Knowledge and understanding

In depth knowledge about the principles of Electromagnetism and of Mathematics necessary to their understanding and application. 

In depth knowledge about the laws which rule Emission, Free and confined Propagation processes of electromagnetic waves: oscillating ideal and dumped electric dipole,  linear antennas, guided waves and cavity resonators, optic fibers.

Applying knowledge and understanding

Capability to discuss in depth the energetic and inertial features of an electromagnetic wave. Capability to discuss Radiation Diffusion processes, electromagnetic wave coherence. 

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Modalità di insegnamento

Le lezioni saranno tenute in diretta utilizzando Cisco Webex  (https://unito.webex.com/meet/massimo.masera ) e saranno registrate. Saranno poi rese disponibili sulla piattaforma Moodle.



The course will be held remotely by means of the Cisco WebEx webconference tool (https://unito.webex.com/meet/massimo.masera ). The lessons will be recorded and made available on the Moodle platform.



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Modalità di verifica dell'apprendimento

L'esame è costituito da una prova orale, della durata tipica di 30 minuti, nella quale viene chiesto di affrontare ab initio due argomenti svolti a lezione, 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. In caso di non superamento dell'esame la ripetizione dello stesso deve avvenire almeno due settimane dopo la prima prova.

The exam consists of a oral examination, which typically lasts 30 minutes, during which it is required to deal with two topics, presented during the classes, from the very beginning, setting the problem up from a physical and mathematical point of view. The full mark is given when both formal and physical discussions over the topics prove to be complete. In case of fail, the repetition of the exam itself must take place at least after two weeks beyond the failed attempt.

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Attività di supporto

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Programma

La sintesi di Maxwell (richiami di e.m. e ottica). Campi e potenziali elettromagnetici. Leggi di conservazione e campi e.m.. Energia e quantita' di moto di un'onda e.m.. Soluzione delle equazioni di Maxwell nel vuoto e in presenza di sorgenti. Irraggiamento di dipolo oscillante ideale e smorzato, irraggiamento di antenna lineare. Sorgenti di radiazione: antenne marconaine e composte, klystron. Onde guidate: propagazione modale in guide d'onda e fibre ottiche; cavita' risonanti. Le basi della relativita' ristretta. Elettromagnetismo e relativita': esperimento di Michelson e Morley, invarianza delle eqauzioni di Maxwell per trasformate di Lorentz. Ottica coerente: definizione di coerenza di un'onda e sua misura, olografia.

Maxwell equation: synthesis of electromagnetic field equation and optics. Electromagnetic fields and potentials. Conservation laws for electromagnetic field. Energy and momentum of the electromagnetic field. Solution of Maxwell equations in free space and in presence of sources. Radiation: oscillating ideal electric dipole, dumped oscillating dipole and linear antennas. Guided waves: mode propagation in wave guides and optic fibers. Summary of special relativit. Electromagnetism and relativity: the Michelson and Morley experiment, invariance of Maxwell eqautions under Lorentz transformations. Coherent optics: definition and measurement of the coherence of an e.m. wave, olography.

 

Testi consigliati e bibliografia

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- E. Botta, T. Bressani: Elementi di Elettromagnetismo Avanzato, Aracne Editrice - J.D. Jackson: Elettrodinamica Classica - Zanichelli - M. Anselmino, S. Costa, E. Predazzi - Origine Classica della Fisica Moderna - Levrotto & Bella Editore -

All the following textbooks are suggested in the Italian Edition.

However it is easy to find the book by J.D. Jackson in its original edition (English language).

- E. Botta, T. Bressani: Elementi di Elettromagnetismo Avanzato, Aracne Editrice - J.D. Jackson: Elettrodinamica Classica - Zanichelli - M. Anselmino, S. Costa, E. Predazzi - Origine Classica della Fisica Moderna - Levrotto & Bella Editore -



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Note

Frequenza non obbligatoria ma fortemente consigliata.

Studenti con la prima lettera del cognome compresa da A a K

Attendance not mandatory, but strongly recommended.

Students with the first letter of the surname from A to K

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Ultimo aggiornamento: 10/07/2020 09:57