Anno accademico 2006/2007 - lauree triennali

[ELENCO COMPLETO]
  1. Dinamica dei sistemi di particelle.
  2. Diritto ambientale.
  3. Dispositivi ottici.
  4. Ecologia.
  5. Economia ambientale.
  6. Elementi di fisica moderna.
  7. Elementi di meccanica newtoniana.
  8. Elementi di struttura della materia.
  9. Elettrodinamica ed onde.
  10. Elettromagnetismo 1.
  11. Elettromagnetismo 2.
  12. Etica ambientale.
  13. Fisica ambientale.
  14. Fisica dell´ambiente 1.
  15. Fisica dei nuclei e delle particelle.
  16. Fisica dell´atmosfera.
  17. Fisica terrestre e geologia.

34. Elettrodinamica ed onde

prof. Gabriele Ferrini


OBIETTIVO DEL CORSO

Dare una introduzione ai principi fondamentali dell'elettrodinamica in modo
da permettere allo studente di approfondire la materia autonomamente ed
affrontare letture specialistiche.

PROGRAMMA DEL CORSO

* Le eq. di Maxwell nel vuoto (richiami).
* Le eq. di Maxwell nella materia: eq. costitutive, i vettori D ed H
(richiami).
* La conservazione della carica (eq. di continuità), la conservazione
dell'energia (il teorema di Poynting),
* la  conservazione  del momento lineare (il tensore degli sforzi di
Maxwell).

* Le eq. d'onda per i campi E e B,

* soluzione  generale  e  a  onde piane. Notazione complessa e medie
temporali.
* Vincoli imposti dalle eq. di Maxwell: campi trasversi, terna ortogonale
k-E-B. Vettore di Poynting, energia trasportata da un'onda.
* Mezzi dispersivi, tempi di rilassamento,dispersione dell'indice di
rifrazione. Il concetto di velocità di fase e di gruppo.
* Riflessione  e rifrazione su superfici dielettriche, condizioni al
contorno, derivazione delle leggi dell'ottica geometrica.Ampiezze dei
campi incidenti, riflessi e rifratti: le equazioni di Fresnel. Calcolo
di riflettività e trasmissività, angolo di Brewster.
* Riflessione  totale  interna,  onde  inomogenee, onda evanescente,
sfasamento tra le polarizzazioni s e p. La polarizzazione della luce,
lineare, circolare, ellittica ed importanza dello sfasamanto tra onde
polarizzate linearmente ed ortogonali tra loro.

* Le eq. di Maxwell nei metalli ohmici, approssimazione del tempo di
rilassamento, eq. d'onda per la propagazione nei metalli, vettori d'onda
complessi, smorzamento e skin depth.
* Eq. d'onda per i potenziali, trasformazioni di gauge, teorema di Green,
soluzione  della  eq.  d'onda  inomogenea. L'integrale di volume e
l'integrale di superficie.

* Integrale di superficie: la condizione di radiazione (comportamento dei
campi all'infinito) e l'integrale di Kirchhoff. Integrale di volume: i
potenziali ritardati e la sfera dell'informazione.
* Approssimazione scalare per i fenomeni di diffrazione. Il Principio di
Huygens e l'integrale di Kirchhoff. Le ipotesi di Kirchhoff.
* L'equazione di Fresnel-Kirchhoff e la definizione elettromagnetica del
principio di Huygens. Diffrazione in approssimazione di Fraunhofer,
condizione  sulla  curvatura  del  fronte  d'onda,  la  formula di
Fresnel-Kirchhoff in approssimazione di Fraunhofer, diffrazione dalla
fenditura rettangolare.
* Schermi complementari ed il principio di Babinet. La diffrazione di
Fresnel (principi), area delle zone di Fresnel, spot di Poisson. Schermi
a zone.
* Derivazione dei campi di radiazione a partire dai potenziali ritardati.
Le derivate spaziali nell'approssimazione di radiazione. Derivazione del
campo magnetico e del campo elettrico in approssimazione di radiazione.
I campi di radiazione in approssimazione di dipolo puntiforme, il dipolo
oscillante. I campi di radiazione prodotti dal dipolo oscillante ed il
vettore di Poynting. Formula per l'irraggiamento totale del dipolo.

* L'esperimento  di  Michelson,  il vento d'etere e le inconsistenze
dell'elettrodinamica nell'ambito delle trasformazioni galileiane. La
contrazione di Lorentz-Fitzgerald. I postulati della relatività. Le
relazioni cinematiche nella teoria della relatività ristretta: confronto
tra la lunghezza di regoli ortogonali al moto, regoli paralleli al moto,
misure di tempo con orologi diversi. Il problema della sincronizzazione
degli orologi. Le trasformazioni di Lorentz. Addizione delle velocità.
La struttura dello spazio tempo - Il quadrivettore energia-momento -
Generalizzazione relativistica della legge di Newton - Quadricorrente e
legge di conservazione della carica in forma covariante - Gauge di
Lorentz - Tensore del campo elettromagnetico - Leggi di trasformazione
dei campi elettrico e magnetico - Generalizzazione relativistica della
forza di Lorentz.

BIBLIOGRAFIA

Essenziale:

D.J. Griffiths, Introduction to electrodynamics, Prentice Hall, USA

Fowles, Introduction to modern optics, Dover, USA

Approfondimento:

Feynmann, Lectures, Voll. I e II

Born & Wolf, Principles of Optics, Cambridge University Press, Cambridge

DIDATTICA DEL CORSO

Lezioni ed esercitazioni in aula, appunti distribuiti in classe e seminari
specialistici di approfondimento tenuti da altri docenti. Le esercitazioni
trattano aspetti specifici della teoria svolta a lezione, svolgendo esempi e
commenti.

METODO DI VALUTAZIONE

È richiesta una relazione di approfondimentio su un argomento che interessa
particolarmente allo studente (da concordare) ed un esame orale.

AVVERTENZE

I prerequisiti necessari per la comprensione della materia trattata sono i
corsi di Elettromagnetismo I ed Elettromagnetismo II.

Il Prof. Gabriele Ferrini riceve gli studenti dopo le lezioni in aula o per
appuntamento.


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