Diario delle lezioni
MNV: P. Mazzoldi, M. Nigro, C. Voci, Fisica volume II
MS: C. Mencuccini, V. Silvestrini, Fisica II
F: Grant R. Fowles, Introduction to Modern Optics
FM: Dispense Frova-Mataloni (vedi sezione "Materiale Didattico")
Lezione 1 - 26/02/2026
Introduzione e organizzazione del corso.
Equazioni di Maxwell (richiami). Equazione delle onde. Soluzione generale nel caso unidimensionale. Onde Piane. Onde armoniche: pulsazione, periodo, numero d'onde, frequenza.
RIFERIMENTI: MS. Cap. IX.1-IX.3. MNV. 12.1-12.3. F. Cap. 6.1-6.2
SLIDE PRESENTATE A LEZIONE: click here!
Lezione 2 - 27/02/2026
Onde in più dimensioni. Onde sferiche e cilindriche. Onde armoniche e teorema di Fourier. Pacchetto d'onde. Velocità di fase e velocità di gruppo. Proprietà delle onde elettromagnetiche piane.
RIFERIMENTI: MNV. 12.3-12.4-12.9 (pag. 475-478)-12.10-12.11 -13.1. F. Cap. 3.6
Lezione 3 - 04/03/2026 (2 Ore)
Concetto di Polarizzazione. Polarizzazione rettilinea, ellittica, e circolare. Caso generale con sfasamento costante arbitrario: ellisse di polarizzazione. Onde parzialmente polarizzate e non polarizzate (cenni). Polaroid ed "esperimenti" sulla polarizzazione della luce. Vettore di Poynting e Intensità di un'onda.
RIFERIMENTI: MNV. 12.5-13.3. FM. 5.1-5.2
Lezione 4- 05/03/2026
Interferenza ottica. Ode coerenti, incoerenti e parzialmente coerenti. Cammino ottico. Ruolo della polarizzazione nei fenomeni di interferenza. Modello di luce caotica (lampada a scarica). Esperimento di Young.
RIFERIMENTI: MNV. 15.1. ,15.3 MS. Cap. X.8 R. LOUDON, THE QUANTUM THEORY OF LIGHT, OXFORD SCIENCE PUBLICATIONS, 3.4,3.5
Lezione 5 - 06/03/2026
Interferometro di Michelson. Teoria della coerenza parziale. Funzione di correlazione. Calcolo della funzione di mutua correlazione per luce caotica con fluttuazioni di fase casuali (ad intervalli di tempo costanti).
RIFERIMENTI: F. Cap.3.1, 3.2, 3.3, 3.4, 3.5 - FM. 3.1-3.2-3.3
Lezione 6 - 12/03/2026
Calcolo della funzione di mutua correlazione per luce caotica utilizzando la teoria cinetica dei gas. Spettro in frequenza e relazione tra larghezza di riga e tempo di coerenza. Teorema di Wiener-Khintchin: relazione tra lo spettro in frequenza e la funzione di mutua coerenza. Confronto tra allargamento di riga naturale, da collisioni atomiche, da effetto Doppler.
RIFERIMENTI: F. Cap.3.4, 3.5. 3.6 - FM. 3.1, 3.2,3.3 - R. LOUDON, THE QUANTUM THEORY OF LIGHT, OXFORD SCIENCE PUBLICATIONS, 3.4,3.5
Richiami di teoria cinetica dei gas: Feyman lecture # 43, click here
Lezione 7 - 13/03/2026
Introduzione alla sicurezza in laboratorio. Introduzione alla pre-esperienza di laboratorio. Introduzione alla prima esperienza di laboratorio. Come misurare il tempo di coerenza di una sorgente di luce con un interferometro di Michelson.
VIDEO ESPLICATIVO DELLA PRIMA ESPERIENZA. Click HERE!
Scheda della Pre-esperienza, click here.
Scheda della prima esperienza, click here
Sicurezza , click here.
Lezione 8 - 18/03/2026 (1 ora) - AULA MAJORANA
Cenni al funzionamento del laser. Ulteriori dettagli sulla prima esperienza di laboratorio.
Slides (dettagli sulla prima esperienza e cenni sui laser): click here!
Dettagli sulla prima esperienza: click here
Lezione 9 - 19/03/2026
Ulteriori dettalgi sulla prima esperienza. Leggi della riflessione e della rifrazione: Condizioni di raccordo per i campi elettrici e magnetici nel caso generale. Prima, Seconda, e Terza legge della riflessione e rifrazione. Legge di Snell.
RIFERIMENTI: MS. Cap. X.1-X.2.1 MNV. 14.3 FM: Cap. 1 F. Cap. 2.6
Video mostrati a lezione: Video 1: click here! Video 2: click here!
Lezione 10 - 20/03/2026
Ulteriori dettagli sulle leggi della riflessione e rifrazione. Dispersione della luce. Legge di Snell dal principio di Fermat. Angolo limite e riflessione totale interna. Cenni alle applicazioni della riflessione totale interna: riflettori e fibre ottiche. Onde evanescenti. Relazioni di Fresnel per onde polarizzate nel piano di incidenza.
RIFERIMENTI: MS. Cap. X.1-X.2.1 MNV. 14.3-14.4 FM: Cap. 1 F. Cap. 2.6-2.10
Lezione 11- 25/03/2026 (1 ora)
Relazioni di Fresnel per onde polarizzate nel piano di incidenza. Calcolo della riflettanza e trasmittanza. Angolo di Brewster. Incidenza normale.
RIFERIMENTI: MNV. 14.4 F. Cap. 2.6-2.10
Lezione 12 - 26/03/2026
Sfasamento in riflessione totale interna. Relazioni di Fresnel per onde polarizzate linearmente nel piano ortogonale al piano d'incidenza. Relazioni di Fresnel per onde polarizzate in maniera arbitraria. Caso di polarizzazione lineare, circolare, ellittica, e caso di luce non polarizzata. Onda parzialmente polarizzata e grado di polarizzazione. Polarizzazione per riflessione.
RIFERIMENTI: MNV. 14.4 F. Cap. 2.6-2.10
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Lezione 13 - 27/03/2026
Rombo di Fresnel. Interferenza da lamine di dielettrico sottili. Strati anti-riflettenti. Cenni alla teoria dei multistrati e matrici di transfer.
RIFERIMENTI: F. 2.10 , F. 4.4 (cenni) MNV. 15.6 (fino a pag. 606)
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Lezione 14 - 08/04/2026 (2 Ore)
Interferenza da molti fasci. Interferometro di Fabry-Perot. Funzionamento di un Fabry-Perot come etalon. Simmetria della figura di interferenza.
RIFERIMENTI: F. Cap. 4.1-4.4
Lezione 15 - 09/04/2026
Come utilizzare un interferometro di Fabry-Perot a scansione per fare spettroscopia. Potere risolutivo di un Fabry-Perot. Introduzione alla seconda esperienza di laboratorio sul Fabry-Perot.
RIFERIMENTI: F. Cap. 4.1-4.4
Scheda della seconda esperienza, click here
Lezione 16- 10/04/2026
Ulteriori dettagli sulla seconda esperienza di laboratorio sul Fabry-Perot. Introduzione alla diffrazione.
RIFERIMENTI: Scheda della seconda esperienza, click here
Lezione 17 - 15/04/2026 (1 Ora)
Principio di Huygens. Derivazione delle leggi della riflessione e rifrazione dal principio di Huygens.
RIFERIMENTI: MNV. 14.1, 14.2, 14.3
Lezione 18 - 16/04/2026
Basi matematiche del principio di Huygens: Teorema integrale di Kirchoff. Formula integrale di Kirchoff-Fresnel.
RIFERIMENTI: MNV. 14.1, 14.2, FM. Cap. 4.1-4.2, F. Cap. 5.1-5.2 - Vedere anche M. Born e E. Wolf, Principles of Optics, Cap. 8.3.1-8.3.2
Lezione 19 - 17/04/2026
Regime di diffrazione di Fraunhofer e Fresnel, curvatura del fronte d'onda. Calcolo della figura di diffrazione di Fraunhofer per una fenditura quadrata e lineare.
RIFERIMENTI: F. Cap. 5.3-5.4-4 (fino a pagina 117). Vedere anche M. Born e E. Wolf, Principles of Optics, Cap. 8.5.1
Lezione 20 - 22/04/2026 (1 Ora)
Calcolo della figura di diffrazione di Fraunhofer per una fenditura circolare.
RIFERIMENTI: FM. Cap. 5.3.1. MNV. 16.4.
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Lezione 21- 23/04/2026.
Introduzione alla terza esperienza di laboratorio. Principio di Babinet. Diffrazione da due fenditure. "Esperimento" con un reticolo di diffrazione.
SCHEDA DELLA TERZA ESPERIENZA: click here!
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RIFERIMENTI: FM. Cap. 5.3.1. MNV. 16.4.
Lezione 22- 24/04/2026
Diffrazione di Fraunhofer per N fenditure. Reticolo di diffrazione. Come utilizzare un reticolo di diffrazione per fare spettroscopia. Potere risolutivo di un reticolo di diffrazione.
RIFERIMENTI: MNV. 16.5, 16.6, FM. Cap. 4.4.-4.5-4.5.1-4.5.2 - 4.6.4-4.6.5, F. Cap. 5.3-5.4 Vedere anche M. Born e E. Wolf, Principles of Optics, Cap. 8.5.2
Lezione 23 - 29/04/2026 (1 Ora, dalle 14:00 alle 15:00)
Propagazione delle onde nella materia. Equazione generale delle onde, richiami. Equazione delle onde per dielettrici perfetti e isotropi. Calcolo della polarizzazione nel caso statico. Calcolo della polarizzazione. Indice di rifrazione immaginario, fenomeno della dispersione e dell'assorbimento.
RIFERIMENTI: F. Cap. 6.1-6.4 , MNV. 5.10, 13.9
Lezione 24 - 30/04/2026
Ulteriore discussione sulla propagazione delle onde nei dielettrici. Derivazione della relazione di Cauchy. Discussione sulla velocità di gruppo. Introduzione alla birifrangenza.
RIFERIMENTI: F. Cap. 6.1-6.4 , MNV. 5.10, 13.9
Lezione 25- 06/05/2026 (1 Ora)
Birifrangenza. Onda ordinaria e onda straordinaria. Spiegazione della birifrangenza con il metodo degli ellissoidi di rivoluzione di Huygens. Costruzione dei fronti d'onda rifrtatti.
RIFERIMENTI: Eugene Hecht, Optics, Addison Wesley, San Francisco, Cap. 8.4.1-8.4.2.
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Lezione 26 - 07/05/2026
Costruzione dei fronti d'onda rifrtatti. Tensore di suscettività. Conservazione dell'energia e proprietà di simmetria del tensore di suscettività. Assi principali del cristallo. Equazione di Fresnel (sia per n che per v). Soluzione per un cristallo monoassico. Calcolo degli angoli di rifrazione per l'onda ordinaria e straordinaria.
RIFERIMENTI: F. Cap. 6.7. M. Born e E. Wolf, Principles of Optics, Cap. 15.2
Lezione 27 - 08/05/2026
Ortogonalità dei vettori spostamento per l'onda ordinaria e straordinaria. Velocità di fase e velocità del raggio. Direzione del vettore di Poynting, Superfici dei k (o S), superfici della velocità di fase e del raggio. Costruzione delle superfici dei k (o S).
RIFERIMENTI: F. Cap. 6.7.
Slide presentate a lezione: click here
Lezione 28- 13/05/2026 (1 Ora)
Applicazioni della birifrangenza: Prismi polarizzatori, Lamine di ritardo. Lamine di ritardo a mezz'onda e a quarto d'onda.
RIFERIMENTI: F.M Cap. 6.7-6.8
Lezione 29 - 14/05/2026
Formalismo di Jones per la polarizzazione. Matrici di Jones. Matrici di Jones per polarizzatori e lamine di ritardo ad angolo arbitrario. Parametri di Stokes: Definizione operativa e legame con l'ellisse di polarizzazione.
RIFERIMENTI: F.M Cap. 5.4 Eugene Hecht, Optics, Addison Wesley, San Francisco, Cap. 8.13.
Lezione 30 - 15/05/2026
Sfera di Poincarè. Luce non polarizzata. Luce parzialmente polarizzata. Introduzione alla quarta esperienza di laboratorio.
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SCHEDA DELLA QUARTA ESPERIENZA (STOKES), Click here
Lezione 32- 21/05/2026
Propagazione delle onde nei metalli. Indice di rifrazione complesso, pulsazione di plasma. Limiti ad alta e bassa frequenza. Riflettività per dielettrici e metalli. Discussione nel caso di incidenza normale.
RIFERIMENTI: F. Cap. 6.5-6.7 , MNV. 13.9-13.10 (fino a pag, 528).
Lezione 33- 22/05/2026
Approssimazione dell’Ottica geometrica. Definizioni generali e convenzioni. Specchi sferici. Equazione dello specchio. Costruzione delle immagini.
RIFERIMENTI: MS. Cap. XI.1-3
Lezione 34- 27/05/2026 (2 Ore)
Diottro e costruzione delle immagini. Diottro composto (lenti spesse e sottili) e costruzioni delle immagini .
RIFERIMENTI: MS. Cap. XI.4 Cap. XI.6,
Lezione 35- 28/05/2026
Potere risolutivo di una lente. Limite di diffrazione. Funzionamento dell’occhio. Funzionamento di alcuni dispositivi ottici: lente d'ingrandimento, Telescopio di Keplero. Microcscopio.
RIFERIMENTI: MS. Cap. XI.7, MNV. 17.8