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UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI ROMA “LA SAPIENZA”
FACOLTA’ DI SCIENZE MATEMATICHE, FISICHE E NATURALI
LIBRETTO DELLE LEZIONI DEL CORSO DI
Ottica e Laboratorio
IMPARTITE DAL PROF.
Antonio Polimeni
NELL'ANNO ACCADEMICO 2016/17
MNV: P. Mazzoldi, M. Nigro, C. Voci Fisica volume II, EdiSES, Napoli
MS: C. Mencuccini, V. Silvestrini, Fisica II, Liguori Editore, Napoli
F: Grant R. Fowles, Introduction to Modern Optics, Dover Publications Inc., New York
BW: M. Born, E. Wolf, Principles of Optics (Pergamon Press, Oxford, 1980)
Argomento della Lezione N. 1
Argomento della Lezione N. 2
H: Eugene Hecht,Optics, Addison Wesley, San Francisco
Argomento della Lezione N. 11
Argomento della Lezione N. 12
Introduzione al corso: lezioni, complementi,
esercitazioni di laboratorio, modalità di
esame.
Richiami eq. di Maxwell ed eq. delle onde
elettromagnetiche nella materia (MNV
13.1, MS IX.3 IX.4; F 6.1,6.2,6.3)
Onda armonica piana. (MNV 12.9; MS
IX.3, IX.4)
Teorema di Fourier (MNV 12.4, MS X.2
volume meccanica). Polarizzazione delle
onde (pol. lineare, ellittica, circolare, non
polarizata) (MNV 13.2 13.3).
Riflessione interna totale e coefficienti di
Fresnel. Fase onda riflessa e rombo di Fresnel
(MNV 14.3, F 2.7, 2.10).
Onda evanescente e applicazioni: cubo separatore
di fascio e fluorescenza in modalità di riflessione
totale interna (F 2.9, MNV 14.3 14.4, H 4.6.3
4.7).
Data :07/3/17
Data 07/3/17:
Data :23/3/17
Data :23/3/17
Firma :
Argomento della Lezione N. 3
Firma :
Firma :
Firma :
Argomento della Lezione N. 4
Argomento della Lezione N. 13
Argomento della Lezione N. 14
Polarizzazione e rappresentazione
matriciale (F 2.5). Vettore di Poynting
(MNV 13.3). Vettore di Poynting per
polarizzazione lineare, ellittica, circulare e
nulla (MNV 13.3)
Spettro delle onde e. m. (onde radio – raggi
gamma) (MNV 13.12). Spettro emesso dal
Sole.
Esercizio onde e.m. (MNV Es. 13.1)
Condizioni per le onde e. m. all’interfaccia
tra due mezzi (MNV 14.3, MS X.1 X.2).
Interferenza tra onde e. m., sorgenti coerenti
(F. 3.1 3.2, MS X.8, MNV 15.3).
Esperimento di Young e cammino ottico (F.
3.1 3.2, MS X.8, MNV 15.3).
Interferometro di Michelson. Esempi:
dall’etere a Ligo (F 3.3). Esercizio su
determinazione indice rifrazione gas (MNV
15.4).
Funzioni di correlazione tra due campi e. .m
e funzione di autocorrelazione (F 3.4).
Data :9/3/17
Data :9/3/17
Data :28/03/17 Firma :
Data :28/03/17
Firma :
Argomento della Lezione N. 5
Firma :
Argomento della Lezione N. 6
Argomento della Lezione N.15
Firma :
Argomento della Lezione N.16
Leggi della riflessione e della rifrazione
(MNV 14.4, MS X.1 X.2)
Principio di Fermat (MS X.1, MNV 17.10)
Angolo limite ed esempi sulla rifrazione
della luce (MNV 14.3, MS X.2)
Esercizi ed esempi (fibre ottiche F 2.7,
miraggi).
Teoria della coerenza parziale e visibilità (F Teorema di Wiener-Khinchin
3.4 3.5).
(http://mathworld.wolfram.com/WienerKhinchinTheorem.html).
Calcolo della visibilità di una sorgente laser
in presenza di modi di cavità tramite il
teorema di Wiener (appunti di lezione).
Data :14/3/17
Data :14/3/17
Data :30/03/17 Firma :
Firma :
Argomento della Lezione N. 7
Firma :
Data :30/03/17
Firma :
Argomento della Lezione N. 8
Argomento della Lezione N. 17
Relazioni di Fresnel per onda e. .m
polarizzata nel piano di incidenza (MNV
14.4, MS X.2).
Angolo di Brewster ed esempi (MNV 14.4,
MS X.2.2). Relazioni di Stokes (MNV
14.4).
Relazioni di Fresnel per onda e. .m
polarizzata ortogonalmente al piano di
incidenza (MNV 14.4, MS X.2).
Calcolo della visibilità di una sorgente laser
in presenza di modi di cavità.
Interferenza da una lastra a facce piane e
parallele. (F 4.1-3; BW 7.6.1-7.6.3).
Anelli di Newton (MNV 15.6).
Rivestimenti anti-riflesso e celle solari
(MNV 15.6)
Data :16/3/17
Data :16/3/17
Data : 05/04/17 Firma :
Data : 05/04/17 Firma :
Firma :
Firma :
Argomento della Lezione N. 18
Argomento della Lezione N. 9
Argomento della Lezione N. 10
Argomento della Lezione N. 19
Coefficienti di riflessione e trasmissione per luce
comunque polarizzata (MNV 14.4, Es. 14.3; MS
X.2.2). Grado di polarizzazione (MNV 14.4).
Polaroid e luce polarizzata (MNV 14.7)
Polaroid e legge di Malus per diversi stati di
polarizzazione (MNV 14.7, MS X.5)
Pacchetto d’onde e coerenza (MS X.6, F1.5,
MNV 12.10, F 3.6; Amaldi, Bizzarri,
Pizzella, Fisica Generale, Zanichelli 12.7).
Spettroscopia a trasformata di Fourier (F
3.9)
Coerenza spaziale trasversale (F 3.7, nota
MNV dopo es.15.6).
Principio di Huyghens-Fresnel (MS X.7,
MNV 14.2 14.3, F 5.1 5.2). Teorema di
Green (F 5.1 5.2, MS X.7, MNV 14.2).
Data :21/03/17
Data : 06/4/17
Data : 06/4/17
Caso di incidenza normale (MNV 14.4).
Esercizio su coefficienti di Fresnel e luce
pol. Circolarmente (MNV esempio 14.3).
Data :21/03/17 Firma :
Firma :
Firma :
Argomento della Lezione N. 20
Firma :
Argomento della Lezione N. 21
Argomento della Lezione N. 22
Argomento della Lezione N. 31
Argomento della Lezione N. 32
Principio di Huyghens-Fresnel (MS X.7,
MNV 14.2 14.3, F 5.1 5.2). Teorema
integrale di Kirchhoff (F 5.1 5.2, MS X.7,
MNV 14.2; vedere anche M. Born e E. Wolf,
Principles of Optics 8.3.1 8.3.2).
Diffrazione (caso di Fresnel e limite di
Fraunhofer) (F 5.2-3, MNV 16.1)
Diffrazione alla Fraunhofer da fenditura
calcolata con l’integrale di Kirchhoff (F 5.4,
MNV 16.3 16.3).
Dispersione della luce e coefficiente di
assorbimento (MNV13.9, MS IX.6, F 6.16.4, H 3.5.1). Costante dielettrica e indice di
rifrazione complessi per gli isolanti (MS
9.6, MNV 13.9, H 3.5.1, F 6.4; anche F.
Contributi alla polarizzabilita’ nei materiali
in relazione alla pulsazione delle onde e.m.
(MS 9.6, MNV 13.9, H 3.5.1, F 6.4).
Pacchetto d’onde in un mezzo dispersivo
(MS X.6, F 1.5, MNV 12.10-11)
Wooten “Optical properties of solids” cap. 3.10)
Data :11/04/17 Firma :
Argomento della Lezione N. 23
Data :11/04/17
Firma :
Argomento della Lezione N. 24
Data :10/05/17 Firma :
Argomento della Lezione N. 33
Diffrazione alla Fraunhofer da foro circolare
calcolata con l’integrale di Kirchhoff (F 5.4,
MNV 16.3 16.3). Criterio di Rayleigh ed
esempi (F 5.4, MS X.10.1 X.10.2, MNV 16.3
16.4).
Potere separatore microscopio e apertura
numerica (MNV 16.4).
Applicazioni e conseguenze della
diffrazione (DVD e CD).
Velocita’ di fase e velocita’ di gruppo di un
pacchetto d’onde. (MS X.6, F 1.5, MNV 12.10-11)
Dispersione normale e anomala (MS X.6, F 1.5,
MNV 12.10-11, alternativamente Amaldi, Bizzarri,
Pizzella, Fisica Generale, Zanichelli 12.7).
Fibre ottiche multi- e monomodali. Attenuazione,
dispersione modale e cromatica,
Data :20/04/17 Firma :
Data :20/04/17
Data :11/05/17 Firma :
Firma :
Argomento della Lezione N. 25
Argomento della Lezione N. 26
Diffrazione da reticolo calcolata con
l’integrale di Kirchhoff (F 5.4, MNV 16.5,
MS X.10.4). Larghezza dei massimi di un
reticolo di diffrazione (F 5.4, MS X.10.4,
MNV 16.5 16.6).
Potere dispersivo e potere risolutivo di un
reticolo di diffrazione. (F 5.4, MS X.10.4,
MNV 16.5 16.6).
Intervallo spettrale libero.
Bande di energia in un solido. Colorazione dei
metalli (MNV 13.10, F 6.1-6.5, MS IX.7).
Data : 27/04/17 Firma :
Data : 27/04/17 Firma :
Data : 16/05/17 Firma :
Argomento della Lezione N. 27
Argomento della Lezione N. 28
Argomento della Lezione N. 35
Cristalli anisotropi, tensore suscettività
dielettrica (MNV 14.6, BW15.1, F 6.7, H
8.4 ).
Argomento della Lezione N. 37
Data :10/05/17
Firma :
Argomento della Lezione N. 34
Banda passante di un segnale.. Indice di
rifrazione complesso per i metalli. Indice di
rifrazione complesso per i metalli: limite di bassa
e a lta frequenza (MNV 13.10, F 6.1-6.5, MS
IX.7). Pulsazione di plasma. Colorazione dei
metalli (MNV 13.10, F 6.1-6.5, MS IX.7).
Data : 11/05/17 Firma :
Argomento della Lezione N. 36
Tensore suscettività dielettrica e sue
proprietà matematiche per materiali
trasparenti, ellissoide degli indici (MNV
14.6, BW15.1, F 6.7, H 8.4)
Data : 16/05/17 Firma :
Argomento della Lezione N. 38
Esercizio doppietto sodio.
Interferometro di Fabry-Perot, caratteristiche
generali, dipendenza dai parametri fisici,
finesse (F 4.1-3; BW 7.6.1-7.6.3).
Potere risolutivo di un interferometro di
Fabry-Perot (F 4.1-3; BW 7.6.1-7.6.3)
Propagazione di un’onda elettromagnetica
in un cristallo anisotropo: onda ordinaria e
straordinaria e direzione dei vettori
coinvolti nella propagazione dell’onda (F
6.7, MNV 14.6).
Legge della rifrazione per il vettore di
Poyinting (BW 15.2).
Brifrangenza (MNV 14.6)
Data :02/05/17 Firma :
Data :02/05/17
Data : 18/05/17 Firma :
Data : 18/05/17 Firma :
Argomento della Lezione N. 29
Firma :
Argomento della Lezione N. 30
Argomento della Lezione N. 39
Argomento della Lezione N. 40
Potere risolutivo di un interferometro di
Fabry-Perot (F 4.1-3; BW 7.6.1-7.6.3). Free
spectral range di un interferometro di FabryPerot (F 4.1-3; BW 7.6.1-7.6.3).
Polarizzabilita’ elettronica statica di un
atomo (MNV 5.10, MS III.2). Modello di
Lorentz, e polarizzabilita’ elettronica
complessa (MNV13.9, MS IX.6, F 6.1-6.4,
H 3.5.1). Coefficiente di assorbimento
(MNV13.9, MS IX.6, F 6.1-6.4, H 3.5.1)
Costruzione di Huyghens del fronte d’onda
ordinario e straordinario (MNV 14.6).
Lamine di ritardo (MNV 14.6).
Rappresentazione matematica delle lamine
di ritardo. Esempi (F 2.5, vedere anche E.
Hecht, Optics, 8.13).
Data :04/5/17
Data :04/5/17 :
Data : 23/05/17 Firma :
Data : 23/05/17 Firma :
Firma :
Argomento della Lezione N. 41
Argomento della Lezione N. 42
Argomento della Lezione N. 51
Argomento della Lezione N. 52
Parametri di Stokes e sfera di Poincarè (H.
8.13).
Descrizione V esercitazione e misura
sperimentale dei parametri di Stokes.
Effetti elettro-ottici, tensore elettro-ottico
(A. Yariv e P. Yeh, Photonics” cap. 9, F.
6.11)
Esempi (KDP e niobato di litio) e
modulatori elettro-ottici (A. Yariv e P. Yeh,
Photonics” cap. 9).
Modulatori di ampiezza (A. Yariv e P. Yeh,
Photonics” cap. 9).
Data : 25/05/17 Firma :
Data : 25/05/17 Firma :
Data : 07/06/16 Firma:
Data : 07/06/16 Firma:
Argomento della Lezione N. 43
Argomento della Lezione N. 44
Potere rotatorio e birifrangenza circolare (F.
6.9, H 8.10).
Approssimazione dell’Ottica geometrica e
definizioni generali (MS XI.1-2).
Data : 30/05/17 Firma :
Data : 30/05/17 Firma :
Argomento della Lezione N. 45
Argomento della Lezione N. 46
Specchi sferici e costruzione delle immagini
(MS XI.3).
Diottro (MS XI.4).
Diottro composto (lenti spesse e sottili) e
costruzioni delle immagini (MS XI.6).
Data : 01/06/17 Firma :
Data : 01/06/17 Firma :
Argomento della Lezione N. 47
Argomento della Lezione N. 48
Aberrazioni geometriche e cromatiche.
Esempi (doppietto acromatico)
Funzionamento dell’occhio (MNV 17.8)
Cristalli liquidi, lamine a ritardo variabile,
display (H 8.12).
Data : 06/06/17 Firma :
Data : 06/06/17 Firma :
Argomento della Lezione N. 49
Argomento della Lezione N. 50
Effetti elettro-ottici, tensore elettro-ottico (A.
Yariv e P. Yeh, Photonics” cap. 9, F. 6.11)
Data : 01/06/16 Firma :
Data : 01/06/16 Firma :
Argomento della Lezione N. 53
Data : 09/06/16 Firma:
Argomento della Lezione N. 54
Data : 09/06/16 Firma: