Topic outline

  • Topic 1

    Presentazione docenti, introduzione al corso, modalità d'esame.

    • Topic 2

      Riepilogo equazioni di Maxwell e onde EM. Onde piane come soluzione delle equazioni di Maxwell nel vuoto. Proprietà delle onde EM nel vuoto: trasversali, E e B perpendicolari e in fase. Vettore di Poynting, flusso di potenza EM, densità di energia EM dell'onda EM.

      • Topic 3

        Introduzione all'emmissione di radiazione elettromagnetica da cariche elettriche accelerate. Equazione di D'Alambert. Soluzione dell'equazione per il caso di sorgente descritta da una funzione delta di Dirac spaziale. Potenziale vettore per campi elettromagnetici variabili nel tempo. Ridefinizione del potenziale scalare. Gauge o condizione di Lorentz.

        • Topic 4

          Verifica della esistenza di campi A e phi che soddisfano alla condizione di Lorentz. Determinazione del potenziale vettore per dipolo elementare oscillante utilizzando la soluzione dell'equazione di D'Alambert. Cenno all'equazione dei potenziali ritardati. Campo B del dipolovariabile nel tempo, discussione sui vari termini, in particolare presenza di un termine che decade come l'inverso della distanza dal dipolo. Campo B nella regione lontana (o di radiazione) e vicina, distanza caratterizzante le regioni, ritardo dei campi, tempo ritardato. Caso del dipolo armonico, lunghezza d'onda e definizione delle regioni vicina e lontana. Campi elettromagnetici nella regione vicina, confronto con i campi statici.

          • Topic 5

            Campi elettromagnetici nella regione lontana, campo di radiazione caratteristiche dell'onda elettromagnetica relazione tra i vettori k, E e B. Direzione di propagazione, approssimazione nella regione lontana con onda piana. Flusso di potenza emessa dal dipolo.

            • Topic 6

              Lobo di emissione dipolare. Espressione della potenza totale emessa dal dipolo oscillante armonico in funzione del momento di dipolo elettrico o della corrente. Fronti d'onda, fase dell'onda, polarizzazione lineare e circolare. Emissione da sorgenti estese confrontate con emissione del dipolo elementare. Caso di sorgente monodimensionale, modifica del lobo dipolare, lobo di diffrazione, fattore di diffrazione.

              • Topic 7

                Radiazione emessa da cariche singole in moto lento. equivalenza con i campi di dipolo nella regione lontana. Formula di Larmor , tempo caratteristico tau per elettrone e protone. Onde piane in interazione con particelle cariche, introduzione ai processi di diffusione (scattering) di radiazione EM. Energia e momento assorbiti dalla particella carica in interazione con Onda Piana Progressiva Polarizzata Linearmente (OPPPL). Pressione di radiazione. Equazioni del moto della particella carica in interazione con l'onda OPPPL. Inconsistenza con la legge di conservazione dell'energia

                • Topic 8

                  Forza di frenamento di Lorentz. Riformulazione delle equazioni del moto della particella in interazione con onda EM. Diffusione di radiazione EM da elettroni liberi, scattering Thomson. Concetto di sezione d'urto, sezione d'urto Thomson. Interazione di onde PPMPL con elettroni legati (modello armonico). Sezione d'urto in funzione della frequenza dell'onda di stimolo, concetto di risonanza, sezione d'urto a piena risonanza,

                  • Topic 9

                    Approssimazione lorenziana dell'andamento della sezione d'urto a risonanza.  Misure di sezione d'urto con misure di coefficienti di assorbimento. Righe di assorbimento. Misure in trasmissione e di diffusione. Sezione d'urto per elettroni legati per frequenze molto maggiori o molto minori della frequenza propria, sezione d'urto Rayleigh, scattering Rayleigh.

                    • Topic 10

                      Scattering della radiazione visibile nell'atmosfera, colore del cielo. Propagazione delle onde EM nei materiali lineari, omogenei e isotropi. Costante dielettrica funzione della frequenza, conducibilità funzione della frequenza. Soluzione delle equazioni di Maxwell nei materiali per onde piane, proprietà delle onde piane, definizione di funzione dielettrica, relazione di dispersione, indice di rifrazione, coefficiente di estinzione.

                      • Topic 11

                        Lunghezza di attenuazione e cofficiente di estinzione, indice di rifrazione e velocità di fase e di gruppo. Condizioni di raccordo dei campi EM ad un'interfaccia piana. Onde elettromagnetiche all'interfaccia tra materiali, materiali trasparenti, onde riflesse e rifratte, conservazione della frequenza e delle componenti parallele dei vettori d'onda. PolarizzazioniTrasversa Elettrica e Trasversa Magnetica. Coefficienti di riflessione e di trasmissione di onda e di potenza. Rifrazione e legge di Snell dalla conservazione del vettore d'onda parallelo.

                        • Topic 12

                          ngolo critico, riflessione totale, onda evanescente. Funzione dielettrica dei conduttori, riepilogo del modello a tempo di rilassamento per la conduzione nei materiali conduttori. Modello a tempo di rilassamento per la conducibilità con campi di stimolo variabili nel tempo, caso armonico, dipendenza dalla frequenza della conducibilità. Frequenza plasmonica, modello elementare per il plasmone, oscillazione della carica di conduzione in una lastra metallica. plasmone, oscillazione della carica di conduzione in una lastra metallica. Modello di plasma senza collisioni, penetrazione dell'onda EM per frequenze minori della frequenza di plasma. Indice di rifrazione per frequenze maggiori della frequenza di plasma nel modello collisionless plasma. Riflessione totale.

                          • Topic 13