CdSFISICA
Codice354BB
CFU9
PeriodoSecondo semestre
LinguaItaliano
| Moduli | Settore/i | Tipo | Ore | Docente/i | |
| OTTICA QUANTISTICA E PLASMI | FIS/03 | LEZIONI | 54 |
|
OBIETTIVI DEL CORSO:
1) Consolidare le conoscenze relative alla propagazione delle onde elettromagnetiche nel vuoto e nella materia (dielettrici, metalli, plasmi). 2) Approfondimento dei principi dell’Ottica Fisica e dei fenomeni d’ interferenza e diffrazione. 3) Saper valutare gli effetti non-lineari che condizionano la propagazione di intensi fasci di radiazione ottica nella materia.4) Principi di funzionamento dei laser in continua ed impulsati. 5) Le principali applicazioni dei laser ed in particolare: Fusione Termonucleare Controllata via laser (ICF) ed Accelerazione a Plasma- Laser (LPA) di elettroni e ioni.
The student who successfully completes the course will be able to demonstrate advanced knowledge of Geometrical and Physical Optics; propagation of electromagnetic waves in vacuum, dielectrics and plasmas; quantum aspects of electromagnetic radiation; LASER principles; laser-matter interaction at high-intensities; non-linear optics;applications to Inertial Confinement Fusion, laser-plasma acceleration, high brightness X-ray sources
MODALITA’ SVOLGIMENTO ESAME:
Esame orale.
During the oral exam the student must be able to demonstrate his/her knowledge of the course topics and be able to use such knowledges to solve specific problems.
Methods:
- Final oral exam
Lo studente sarà in grado di gestire correttamente un sistema laser che operi nei vari regimi utilizzati. Avrà competenze nel campo dell'ottica non-lineare ed in quelle dell'interazione laser-materia ad alte intensità. Avrà conoscenze nel campo dei plasmi ed in particolare in quelli prodotti da laser e le relative principali applicazioni.
Il corso è fortemente interattivo e lo studente viene continuamente coinvolto, anche nella valutazione numerica dei fenomeni via, via presi in esame.
Lo studente verrà formato per un suo inserimento in gruppi sperimentali nell'ambito della Struttura della materia e fisica dei plasmi, con capacità teoriche che gli permettano di valutare quantitativamente i fenomeni studiati.
Durante la lezione lo studente verrà stimolato ad intervenire criticamente durante la presentazione dei vari fenomeni fisici presi in considerazione.
PROPEDEUTICITA’ e FREQUENZA:
E’ richiesta una buona conoscenza dei fenomeni di Elettromagnetismo (Fisica Generale II) e dei principi della Meccanica Quantistica.
Può essere utile seguire anche un corso di Fisics dei Plasmi.
Il corso può essere importante per chi voglia seguire un indirizzo Astrofisico o Fisica Medica o Nuove Tecniche di Accelerazione di particelle. In generale il corso è utile per chi svolgerà un'attività di laboratorio in cui servano conoscenze avanzate di Ottica.
Corso estremamente interattivo con gli studenti, i quali possono anche indirizzare il programma verso argomenti particolarmente utili per la loro Tesi di Laurea Magistrale.
Delivery: face to face
Learning activities:
- attending lectures
- participation in seminar
- individual study
- Laboratory work
- Other
Attendance: Mandatory
Teaching methods:
- Lectures
- Seminar
PROGRAMMA DEL CORSO:
OTTICA CLASSICA
- Richiami di Ottica Geometrica. Propagazione delle onde elettromagnetiche nel vuoto e nella
materia (dielettrici, metalli-plasmi). Ottica Fisica: interferenza e diffrazione.
- Polarizzazione della luce. Birifrangenza. Effetto Faraday. Effetto Kerr.
OTTICA QUANTISTICA
- Radiazione e.m. e fisica quantistica. Sorgenti di radiazione termica e di radiazione coerente.
Coerenza spaziale e temporale. Brillanza di una sorgente ed intensità di radiazione.
- Principi di funzionamento del LASER. Q-switching. Mode-locking. Chirped pulse amplification.
- a) I principali LASER a stato solido: Rubino, Neodimio, Titanio-Zaffiro. Il LASER a diodo.
- b) I principali LASER a gas: He-Ne , CO2 , N2 , Ar . Eccimeri.
- c) Il LASER ad elettroni liberi.
- d) Il LASER a raggi X.
OTTICA NON LINEARE
- Generazione di armoniche. Amplificatore parametrico. Autofocalizzazione dei fasci laser.
Automodulazione di fase.
APPLICAZIONI
- Interferometria olografica. Spettroscopia di radiazione X. Ottiche per raggi X. Generazione di
radiazione X incoerente. Generazione di armoniche di alto ordine. Microscopia a raggi X.
Microlitografia. Impulsi ultra-corti ed intensità di radiazione relativistica. Acceleratori di particelle basati su plasmi prodotti da laser e sorgenti innovative di radiazione. Fusione termonucleare controllata (ICF).
Geometrical and Physical Optics; propagation of electromagnetic waves in vacuum, dielectrics and plasmas; quantum aspects of electromagnetic radiation; LASER principles; laser-matter interaction at high-intensities; non-linear optics;applications to Inertial Confinement Fusion, laser-plasma acceleration, high brightness X-ray sources.
MATERIALE DEL CORSO:
TESTI DI RIFERIMENTO CONSIGLIATI:
Bruno Rossi, OTTICA, Masson Italia Editori, 1984.
Born and Wolf- Principles of Optics- Pergamon Press, 1984.
Y.R. Shen, The principles of non-linear optics, John Wiley & Sons, New York, 1984.
- Svelto, Principles of LASERS, Plenum Press, New York, 1998.
- Giulietti X-ray emission from laser-produced plasmas, La Rivista del Nuovo Cimento, Vol. 21, N. 10, 1998.
2019. A. Curcio, D. Giulietti, Laser plasma acceleration and secondary electromagnetic sources, Aracne Editrice, ISBN 978-88-255-2130-6
Articoli di riviste internzionali forniti dal Docente
I suggest O. Svelto, Principles of Lasers, 4th edition, Plenum Press, New York, 1998. However the student is free to use the books he like devoted to the topics of the course. Usually he shows me the book and I say if it is adequate or not.
E' possibile anche concordare un percorso formativo che non preveda la frequenza del corso.
Esame orale
Il corso è arricchito da seminari tenuti da colleghi provenienti dai più importanti laboratori laser (italiani ed internazionali) impegnati sul'interazione laser-plasma ad altissime intensità per applicazioni fusionistiche e Nuove Tecniche di Accelerazione di Particelle.
For the most motivated students in my lab and in the labs I am collaborating.