ELETTRODINAMICA

Internazionalizzazione della Didattica ELETTRODINAMICA

0522600058
DIPARTIMENTO DI FISICA "E.R. CAIANIELLO"
CORSO DI LAUREA MAGISTRALE
FISICA
2021/2022

ANNO CORSO 1
ANNO ORDINAMENTO 2021
PRIMO SEMESTRE
CFUOREATTIVITÀ
648LEZIONE
Obiettivi
L'INSEGNAMENTO INTENDE FORNIRE, IN MODO COMPLETO E ADATTO ALLE APPLICAZIONI, LA CONOSCENZA DI ALCUNI MACRO-ARGOMENTI DI PARTICOLARE RILEVANZA NELL'AMBITO DELLA FISICA TEORICA AVANZATA.

RISULTATI DI APPRENDIMENTO ATTESI:

CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE:
IL CORSO HA COME OBIETTIVO QUELLO DI INTRODURRE GLI STUDENTI AI FONDAMENTI DELL'ELETTRODINAMICA CLASSICA E DELL'ELETTROMAGNETISMO NELLA SUA COMPLETA FORMULAZIONE RELATIVISTICA, FORNENDO CONOSCENZE APPROFONDITE SUI FENOMENI ELETTRODINAMICI CLASSICI CHE NON VENGONO STUDIATI NEI CORSI DI BASE, COME IL
POTENZIALE DI LIENARD-WIECHERT, LA DIFFUSIONE THOMSON DEI FOTONI, L'EFFETTO CERENKOV, LO STUDIO DI CAVITA’ E GUIDE D’ONDA, L'ANALISI DELLA DINAMICA DELLE PARTICELLE RELATIVISTICHE E DEI CAMPI ELETTROMAGNETICI E DI SISTEMI RADIANTI. PARTICOLARE ENFASI È POSTA ALL'APPLICAZIONE DI TALI FENOMENI A DIFFERENTI BRANCHE DELLA FISICA MODERNA, COME LA FISICA DEGLI ACCELERATORI E RIVELATORI DI PARTICELLE, LA FUSIONE NUCLEARE E LA FISICA DELLE PARTICELLE.

CAPACITÀ DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE:
L'OBIETTIVO È FORNIRE GLI STRUMENTI ANALITICI PER LO STUDIO DELL'ELETTRODINAMICA RELATIVISTICA E DELLE SUE APPLICAZIONI, RENDENDO LO STUDENTE IN GRADO DI PADRONEGGIARE LE NOZIONI TEORICHE FORNITE NEL CORSO.
LA MULTIDISCIPLINARITA' DEI TEMI TRATTATI PERMETTERA' ALLO STUDENTE DI APPLICARE LE CONOSCENZE ACQUISITE A DIFFERENTI SISTEMI FISICI. TALI COMPETENZE POTRANNO RISULTARE UTILI SIA PER L'INSERIMENTO IN ENTI DI RICERCA, NAZIONALI E INTERNAZIONALI, SIA IN AMBITI LAVORATIVI DI ALTRO TIPO, COME QUELLO INDUSTRIALE.

AUTONOMIA DI GIUDIZIO:
SAPER INDIVIDUARE I METODI PIÙ APPROPRIATI PER ANALIZZARE GLI ARGOMENTI DI ELETTRODINAMICA.

ABILITÀ COMUNICATIVE:
SAPER DESCRIVERE, IN MODO CHIARO E ESAUSTIVO, GLI ARGOMENTI STUDIATI.

CAPACITÀ DI APPRENDERE:
ESSERE IN GRADO DI APPLICARE LE CONOSCENZE ACQUISITE A CONTESTI DIFFERENTI DA QUELLI PRESENTATI DURANTE IL CORSO, ED APPROFONDIRE GLI ARGOMENTI TRATTATI USANDO MATERIALI DIVERSI DA QUELLI PROPOSTI.
Prerequisiti
SONO RICHIESTE LE CONOSCENZE ACQUISITE NELL'AMBITO DELLA LAUREA TRIENNALE IN FISICA, CON PARTICOLARE RIFERIMENTO AGLI ARGOMENTI FONDAMENTALI DI ANALISI MATEMATICA, GEOMETRIA, FISICA GENERALE, DINAMICA LAGRANGIANA E HAMILTONIANA, RELATIVITÀ SPECIALE, MECCANICA QUANTISTICA.
Contenuti
- INTRODUZIONE ALL’ELETTRODINAMICA (LEZIONI FRONTALI: 6 0RE)
EQUAZIONI DI MAXWELL NEL VUOTO E NELLA MATERIA; EQUAZIONI DELLE ONDE ELETTROMAGNETICHE; POTENZIALI VETTORE E SCALARE; RELATIVITA' SPECIALE: TRASFORMAZIONI DI LORENTZ; INVARIANTI RELATIVISTICI.
FORMULAZIONE COVARIANTE DELL’ELETTROMAGNETISMO: FUNZIONI DI GREEN; SOLUZIONE DELL’EQUAZIONE D’ONDA IN FORMA COVARIANTE; TRASFORMAZIONI DEL CAMPO ELETTROMAGNETICO; TENSORE ELETTROMAGNETICO; FORMA COVARIANTE DELLE EQUAZIONI DI MAXWELL.

- IRRAGGIAMENTO DI CARICHE IN MOTO (LEZIONI FRONTALI: 10 0RE)
POTENZIALI DI LIENARD-WIECHERT; ESPRESSIONE DEL CAMPO ELETTROMAGNETICO;
POTENZA IRRADIATA DA CARICA ACCELERATA: FORMULA DI LARMOR E FORMULA GENERALIZZATA;
POTENZA IRRADIATA PER ACCELERATORI LINEARI E ACCELERATORI CIRCOLARI E APPLICAZIONE AI MODERNI ACCELERATORI DI PARTICELLE;
DISTRIBUZIONE ANGOLARE DELLA RADIAZIONE EMESSA DA CARICA PUNTIFORME: MOTO RETTILINEO E MOTO CIRCOLARE;
RADIAZIONE EMESSA DA UNA CARICA IN MOTO ACCELERATO ULTRARELATIVISTICO;
DISTRIBUZIONE IN FREQUENZA E LA DISTRIBUZIONE ANGOLARE DELL’ENERGIA IRRAGGIATA DA CARICHE IN MOTO ACCELERATO;
SPETTRO DI FREQUENZA DELLA RADIAZIONE EMESSA DA UNA PARTICELLA CARICA RELATIVISTICAMENTE IN MOTO CIRCOLARE ISTANTANEO

- LA DIFFUSIONE THOMSON DEI FOTONI ED EFFETTO CERENKOV (LEZIONI FRONTALI: 4 ORE)
SCATTERING THOMSON; PERDITA DI ENERGIA DI UNA PARTICELLA CHE SI PROPAGA IN UN MEZZO; FORMULA DI FERMI; RADIAZIONE CERENKOV E APPLICAZIONE AI MODERNI RIVELATORI DI PARTICELLE.

- CAVITA’ E GUIDE D’ONDA (LEZIONI FRONTALI: 6 ORE)
EQUAZIONI DI MAXWELL IN TERMINI DELLE COMPONENTI TRASVERSALI E PARALLELE; ONDE TEM, TM E TE;
GUIDE D’ONDA: MODI DI UNA GUIDA D’ONDA RETTANGOLARE;
CAVITA’ RISONANTI: CAVITA’ A SEZIONE RETTANGOLARE E A SEZIONE CILINDRICA.

- DINAMICA DELLE PARTICELLE RELATIVISTICHE E DEI CAMPI ELETTROMAGNETICI (LEZIONI FRONTALI: 6 0RE)
MOTO IN UN CAMPO MAGNETICO E STATICO; MOTO IN CAMPI ELETTRICI E MAGNETICI SOVRAPPOSTI, STATICI E UNIFORMI; CAMPO ELETTRICO UNIFORME E COSTANTE; AZIONE E LAGRANGIANE PER IL CAMPO ELETTROMAGNETICO E DESCRIZIONE DEL FENOMENO DEL MIXING ASSIONE-FOTONE; INVARIANZA ADIABATICA DEL FLUSSO LUNGO L’ORBITA DI UNA PARTICELLA E CONFINAMENTO DI PLASMI IN REATTORI TERMONUCLEARI.

- SISTEMI RADIANTI SEMPLICI, DIFFUSIONE E DIFFRAZIONE (LEZIONI FRONTALI: 16 ORE)
CAMPI E RADIAZIONI DI UNA SORGENTE LOCALIZZATA OSCILLANTE; CAMPI E RADIAZIONE DI DIPOLO ELETTRICO; ANTENNA RETTILINEA CORTA ALIMENTATA AL CENTRO; CAMPO DI DIPOLO MAGNETICO E QUADRUPOLO ELETTRICO E SIMILITUDINI CON L'ONDA GRAVITAZIONALE; ANTENNA RETTILINEA ALIMENTA AL CENTRO; L’ANTENNA COME PROBLEMA DI VALORI AL CONTORNO; DIFFUSIONI PER GRANDI LUNGHEZZE D’ONDA; DIFFUSIONE SU UNA PICCOLA SFERA DIELETTRICA; TEORIA PERTURBATIVA DELLA DIFFUSIONE, TEORIA DI RAYLEIGH DELL’AZZURRO DEL CIELO; APPROSSIMAZIONE DI BORN.
Metodi Didattici
IL CORSO VIENE SVOLTO IN LEZIONI FRONTALI (48 0RE), CURANDO, IN MODO PARTICOLARE, METODO, DIMOSTRAZIONI ED APPLICAZIONI.

L'INTENTO E' FORNIRE AGLI STUDENTI CONOSCENZE SPECIFICHE PER FORMULARE MODELLI PER LA DESCRIZIONE DI FENOMENI FISICI. IL CORSO E' FINALIZZATO INOLTRE A FORNIRE COMPETENZE IDONEE A SVOLGERE ATTIVITA' DI RICERCA PRESSO UNIVERSITA' ED ENTI.

LA PRESENZA DEGLI STUDENTI AL CORSO NON È OBBLIGATORIA, MA È FORTEMENTE CONSIGLIATA.
Verifica dell'apprendimento
L’ESAME CONSISTE IN UN COLLOQUIO ORALE SULLE TEMATICHE SVOLTE AL CORSO PER VERIFICARE LA COMPRENSIONE DEGLI ARGOMENTI TRATTATI. SI RICHIEDE INOLTRE CHE LO STUDENTE ESPONGA IN MODO CHIARO ED ESAUSTIVO E DIMOSTRI CAPACITÀ DI GIUDIZIO CRITICO E AUTONOMO.
LA DURATA DELLA PROVA DI ESAME E’ DI CIRCA UN’ORA, E SI TERRA’ NEGLI APPELLI SUCCESSIVI AL TERMINE DELL’INSEGNAMENTO.
IL VOTO FINALE È ATTRIBUITO IN TRENTESIMI. L’ESAME SI INTENDE SUPERATO QUANDO IL VOTO DEL COLLOQUIO È MAGGIORE UGUALE DI 18/30. IL LIVELLO DI VALUTAZIONE MINIMO (18) È ATTRIBUITO QUANDO LO STUDENTE HA UNA CONOSCENZA SUFFICIENTE DEI CONTENUTI TEORICI E MOSTRA UNA SUFFICIENTE CAPACITÀ DI COLLEGARE I SEGUENTI ARGOMENTI DI STUDIO: FORMULAZIONE COVARIANTE DELL'ELETTROMAGNETISMO; IRRAGGIAMENTO DI CARICHE IN MOTO E DINAMICA DI PARTICELLE RELATIVISITICHE; SISTEMI RADIANTI SEMPLICI; CAVITA' E GUIDE D'ONDA.
IL LIVELLO MASSIMO (30) È ATTRIBUITO QUANDO LO STUDENTE DIMOSTRA UNA CONOSCENZA COMPLETA ED APPROFONDITA DEI CONTENUTI TEORICI E MOSTRA UNA NOTEVOLE CAPACITÀ DI COLLEGAMENTO TRA GLI ARGOMENTI ANALIZZATI.
LA LODE VIENE ATTRIBUITA QUANDO IL CANDIDATO DIMOSTRA SIGNIFICATIVA PADRONANZA DEI CONTENUTI DEL PROGRAMMA E EVIDENZIA DI SAPER PRESENTARE GLI ARGOMENTI CON NOTEVOLE PROPRIETÀ DI LINGUAGGIO E CAPACITÀ DI ELABORAZIONE AUTONOMA.
Testi
- JOHN D. JACKSON "ELETTRODINAMICA CLASSICA" (ZANICHELLI)

- L.D. LANDAU, E.M. LIFSHITZ, "TEORIA DEI CAMPI", (ED.RIUNITI)

- KURT LECHNER, "ELETTRODINAMICA CLASSICA", (SPRINGER VERLAG), 2014

IL MATERIALE DIDATTICO, SIA PUR PRESENTE NEI TESTI CONSIGLIATI, VERRÀ INTEGRATO DURANTE IL CORSO DAL DOCENTE.
Altre Informazioni
GLI STUDENTI SONO INVITATI A CONTATTARE IL DOCENTE PER INCONTRI (ANCHE AL DI FUORI DEGLI ORARI DI RICEVIMENTO) PER ULTERIORI CHIARIMENTI DEGLI ARGOMENTI TRATTATI AL CORSO.
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