Anno accademico 2009/2010 - lauree triennali

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

33. Elettrodinamica e 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

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

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
E' 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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