Ottica Quantistica


ID corso

Docente

CFU

6

Durata

14 Settimane

Semestre DD

Secondo


Dettagli del corso

Dal campo elettromagnetico alla luce. I coefficienti di Einstein. Transizioni radiative negli atomi, allargamenti di riga, generalità sul laser. Fluttuazioni classiche dell’intensità di una sorgente, le diverse scale dei tempi coinvolte. Collegamento tra grandezze misurabili (assobimento, riflettività, indice di rifrazione) e caratteristiche microscopiche di un materiale. Teoria della risposta causale lineare: le relazioni di dispersione di Kramers-Kronig. Caratteristiche della radiazione classica: coerenza del primo e del secondo ordine. La quantizzazione del campo elettromagnetico: il fotone. Interazione radiazione materia quantistica. Formulazione quantistica: stati coerenti e stati numero di fotoni. Modifiche al formalismo per la coerenza del primo e del secondo ordine. Differenze ed analogie. Concetto di quadratura di campo e relazione di indeterminazione numero/fase del campo. L’esperimento di Young. L’esperimento di Hanbury-Brown e Twiss.


ESPERIMENTI DI LABORATORIO

La simulazione di una sorgente di radiazione caotica.

L’esperimento di Young nella forma originale del 1803.

La misura del fotone singolo con un fotomoltiplicatore, separazione del segnale dal rumore.

Obiettivi

OBIETTIVI FORMATIVI:
Il corso è volto a fornire una preparazione avanzata di Ottica con una comprensione critica delle basi del campo di radiazione elettromagnetica dalla descrizione della fisica classica alla trattazione quantistica. Gli obiettivi formativi prevedono la conoscenza avanzata della fisica quantistica, dei metodi matematici della fisica e di alcune tematiche della struttura della materia.

CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE:
L'obiettivo del corso è di fornire agli studenti la comprensione delle basi concettuali delle proprietà del campo elettromagnetico di radiazione ottica nella trattazione classica e delle modifiche e peculiarità introdotte dalla trattazione quantistica.
Il corso si propone di stimolare quelle capacità di apprendimento che consentano loro di continuare a studiare per lo più in modo auto-diretto e autonomo i temi della ricerca avanzata nel campo.

CAPACITÀ DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE:
Lo studente dovrà essere in grado di applicare le proprie conoscenze, le capacità di comprensione e abilità nel risolvere problemi e tematiche nuove o non familiari, inserite in contesti più ampi (o interdisciplinari) connessi all'ottica fisica.

CAPACITA' DI FORMULARE GIUDIZI:
abbiano la capacità di integrare le conoscenze e gestire la complessità, nonché di formulare giudizi sulla base di informazioni limitate o incomplete.

ABILITA' DI COMMUNICAZIONE:
sappiano comunicare in modo chiaro e privo di ambiguità le loro conclusioni, nonché le
conoscenze a esso sottese, a interlocutori specialisti e non specialisti.

ABILITA' DI APPRENDIMENTO:
abbiano dimostrato conoscenze e capacità di comprensione che estendono e/o rafforzano quelle tipicamente associate al primo ciclo e consentono di elaborare e/o applicare idee
originali, anche in un contesto di ricerca.