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Davanti ad una formula dovete imparare a non limitarvi a guardarla. Le formule vi parlano. Se riuscite ad ascoltarle vi raccontano la fisica. (Mario Leo) Laboratorio di Spettroscopia e Fotonica A. A. 2023/2024 Corso di laurea: Magistrale in Fisica Anno: Secondo Semestre: Primo Crediti Formativi Universitari: 7 Presentazione del corso Il corso ha una durata complessiva di 64 ore di lezione, contenenti sia lezioni teoriche in aula che attivitą sperimentali in laboratorio. Il corso affronta inizialmente gli aspetti fondamentali dell'interazione materia, che consente di utilizzare la spettroscopia ottica come tecnica di indagine delle proprietą elettroniche di un sistema materiale. Successivamente si analizzano i principi di funzionamento delle principali strumentazioni spettroscopiche al fine di comprendere le differenze pratiche tra i vari strumentazioni potenzialmente in grado di misurare la stessa grandezza. Infine il corso comprenderą delle attivitą sperimentali, consentendo di "mettere mano" sui concetti visti nella teoria. Anche in questo caso si partirą da esperimenti principalmente didattici, per avvicinarsi poi a strumentazione utilizzata per le attivitą di ricerca. Al fine di agevolare lo studio nel Diario delle lezioni verranno riportati gli argomenti trattati nelle singole lezioni, con il riferimento ai corrispondenti paragrafi del libro di testo. Modalitą desame: Orale. Diario delle lezioni 2023/2024 (completo) Programma 1.Interazione radiazione materia Assorbimento, emissione spontanea ed emissione stimolata (coefficienti di Einstein); modellizzazione classica di assorbimento e dispersione; legame tra sezione d'urto di assorbimento, coefficiente di assorbimento e coefficienti di Einstein; concetto di forza d'oscillatore e relazione con i coefficienti di Einstein; probabilitą di transizione. -Tempo di vita di uno stato eccitato e legame con il coefficiente di Einstein di emissione spontanea. -Interazione radiazione materia: modello semiclassico in approssimazione di campo debole. -Probabilitą di transizione con eccitazione non monocromatica. 2. Larghezza e profili delle righe spettrali -Larghezza di riga naturale -Profilo di riga Lorenziano -Legame tra larghezza di riga e tempo di vita -Effetto Doppler ed allargamento delle righe -Allargamento omogeneo e inomogeneo -Saturazione e allargamento in potenza -Saturazione della popolazione dei livelli per pompaggio ottico -Allargamento per saturazione di un profilo di riga omogeneo 3. Strumentazione spettroscopica: Spettrometri e monocromatori -Proprietą di base: velocitą di uno spettrometro, trasmissione spettrale, potere risolutivo di uno spettrometro, intervallo spettrale libero. - Spettrometro a prisma: dispersione angolare e potere risolutivo dello spettrometro. -Spettrometri a reticolo: richiamo principio di funzionamento del reticolo in trasmissione, analogie e differenze del reticolo in riflessione, angolo di blaze, condizioni di interferenza costruttiva massima, distribuzione di intensitą della luce riflessa, potere risolutivo spettrale 4. Strumentazione spettroscopica: interferometri -Concetti base -Interferometro di Michelson -Spettroscopia di Fourier -Interferometro di Mach-Zender (cenni) -Componenti ottici basati su fenomeni di interferenza: rivestimenti dielettrici multistrato e filtri interferenziali. 5. Strumentazione spettroscopica: fotorivelatori -Fotodiodi -Fotomoltiplicatori -Array di detector 5. Strumentazione spettroscopica: l'ellissometro 6. Tecniche avanzate di spettroscopia ottica -Tecniche di spettroscopia risolta in tempo, dal rilassamento radiativo alle oscillazioni coerenti -Tecniche di spettroscopia risolta spazialmente oltre il limite di diffrazione Esperimenti -Autocostruzione di uno spettrometro e determinazione dello spettro di emissione di gas rarefatti. -Determinazione del potere risolutivo di uno spettrometro e stima del campo magnetico interno di un atomo partendo dallo spettro di emissione -Determinazione della funzione dielettrica di un film sottile tramite ellissometria spettroscopica -Misurazione dell'emissione stimolata e del guadagno ottico in una guida d'onda attiva
-Wolfang Demtroder "Laser spectroscopy 1", Springer. |
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