Elettromagnetismo e Ottica

Descrizione

• Campo elettrostatico: carica elettrica e forza di Coulomb; legge di Gauss ed applicazioni; potenziale del campo elettrostatico; proprietà locali del campo elettrostatico; proprietà dei conduttori; induzione elettrostatica; capacità elettrostatica e condensatori; energia del campo elettrostatico; fenomenologia del campo elettrostatico nei materiali dielettrici.
• Corrente elettrica: legge di Ohm; modello classico della conduzione di Drude-Lorentz; effetto Joule; circuiti elettrici e leggi di Kirchhoff.
• Campo magnetostatico: aspetti fenomenologici del campo magnetostatico; vettore induzione magnetica; forza di Lorentz e forze su circuiti percorsi da corrente; moto di cariche in campi magnetici; legge di Ampère ed applicazioni; proprietà locali del campo magnetostatico; spire e dipoli magnetici; energia del campo magnetico; fenomenologia del campo magnetico nei mezzi materiali.
• Campi elettromagnetici lentamente variabili: legge dell’induzione elettromagnetica di Faraday-Lenz ed applicazioni; autoinduzione e mutua induzione; corrente di spostamento.
• Onde elettromagnetiche: equazioni di Maxwell nel vuoto; equazioni e proprietà delle onde elettromagnetiche nel vuoto; velocità di propagazione della luce; onde armoniche, onde piane uniformi, onde sferiche; polarizzazione delle onde elettromagnetiche; vettore e teorema di Poynting; energia trasportata da un’onda elettromagnetica e pressione di radiazione; radiazione di dipolo elettrico (cenni); trasformazioni di forze elettriche e magnetiche tra sistemi di riferimento in moto relativo traslatorio uniforme (cenni di relatività ristretta e trasformazioni di Lorentz).
• Ottica: spettro delle onde elettomagnetiche; regione dell’ottica e del visibile; misura della velocità della luce, natura ondulatoria e corpuscolare della luce; propagazione della luce in mezzi omogenei e definizione dell’indice di rifrazione; riflessione e rifrazione della luce ad una superficie di discontinuità tra due dielettrici, leggi di Snell e coefficienti di Fresnel; fondamenti dell’ottica geometrica e principio di Fermat; specchi e lenti sottili, formazione di immagini, aberrazioni (cenni), dispersione della luce nei mezzi materiali, interferenza della luce generata da sorgenti coerenti; diffrazione della luce e reticolo di diffrazione; polarizzazine della luce; indice di rifrazione complesso, dispersione, assorbimento.
• Laboratori sperimentali: Il programma del corso è completato da 2 laboratori sperimentali (per un totale di 8 ore) dove gli studenti, divisi in gruppi di 3-4 unità e assistiti da tutor, realizzano esperimenti di elettrostatica, magnetostatica, induzione elettromagnetica e ottica geometrica e diffrattiva. Al termine della sessione di laboratorio gli studenti, lavorando in gruppo, redigono una breve relazione sulle esperimentazioni eseguite.