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Scheda Riassuntiva
Anno Accademico 2017/2018
Scuola Scuola di Ingegneria Industriale e dell'Informazione
Insegnamento 085791 - ONDE ELETTROMAGNETICHE E OTTICA
Docente Gentili Gian Guido , Martelli Paolo
Cfu 10.00 Tipo insegnamento Corso Integrato

Corso di Studi Codice Piano di Studio preventivamente approvato Da (compreso) A (escluso) Insegnamento
Ing Ind - Inf (1 liv.)(ord. 270) - MI (356) INGEGNERIA DELLE TELECOMUNICAZIONI*AZZZZ085791 - ONDE ELETTROMAGNETICHE E OTTICA
Ing Ind - Inf (1 liv.)(ord. 270) - MI (358) INGEGNERIA INFORMATICA*AZZZZ085791 - ONDE ELETTROMAGNETICHE E OTTICA
051231 - OTTICA E IMMAGINI
II3AZZZZ051232 - ONDE ELETTROMAGNETICHE

Programma dettagliato e risultati di apprendimento attesi

MODULO 1 - ONDE ELETTROMAGNETICHE

Introduzione

1. Le onde elettromagnetiche nella teoria classica. L’introduzione degli aspetti corpuscolari della radiazione elettromagnetica: il fotone. Cenni storici. Gli aspetti relativistici delle onde elettromagnetiche: cenni storici e principi elementari.

2. Lo spettro elettromagnetico. Onde radio, onde infrarosse, visibili e ultraviolette, raggi X e raggi gamma, raggi cosmici. Interazione con la materia: onde ionizzanti e non ionizzanti.

Onde in spazio libero

1. Richiami sulle equazioni di Maxwell, sulle funzioni d’onda e su alcuni teoremi dell’elettromagnetismo

2. Equazioni di Maxwell nel dominio del numero d’onda

3. Onde piane uniformi e non uniformi (onde in mezzi ideali, buoni dielettrici, buoni conduttori, mezzi qualsiasi, onde nei plasmi)

4. Polarizzazione delle onde (polarizzazione lineare, circolare, ellittica)

5. Riflessione e trasmissione delle onde piane (angolo critico, angolo di polarizzazione)

6. Multistrati (effetto tunnel, effetto guidante)

7. Decomposizione di un campo assegnato in onde piane

Onde guidate

1. I potenziali di Hertz e la propagazione guidata: modi in mezzo omogeneo (TE, TM, TEM). Onde ibride

2. Velocità di fase e di gruppo (dispersione temporale)

3. La guida d’onda rettangolare e circolare

4. Propagazione guidata da uno slab dielettrico: le fibre ottiche (slab lineare, guida circolare a salto d’indice)

Radiazione

1. I potenziali ritardati e la radiazione elettromagnetica

2. Il dipolo Hertziano, campi vicini e campi lontani

3. Diagramma di radiazione e parametri di antenna (cenni)

Applicazioni

1. Le applicazioni delle onde: le bande per radionavigazione e radiolocalizzazione, bande amatoriali, radiomobili civili e militari, broadcast radiofonico e televisivo, bande civili e dedicate ai trasporti, ponti radio e radiomobili terrestri, satelliti meteo e televisivi, radar

2. Altre applicazioni delle onde elettromagnetiche: la diagnostica del terreno in bassa frequenza (CSEM e induction logging), il ground penetrating radar (GPR), le applicazioni industriali (forni ed essicatori), i sistemi RFid, la diagnostica  medica (NMR e pet) e il trattamento, l’astronomia ottica e la radioastronomia.

 

MODULO 2 - OTTICA

Obiettivi. Il modulo di ottica ha l'obiettivo di fornire le basi dell’ottica contemporanea ed è propedeutico per intraprendere ulteriori approfondimenti nei campi del trattamento e della trasmissione dell’informazione mediante segnali ottici. Partendo dalla teoria della diffrazione e dell’ottica di Fourier, saranno analizzati i sistemi ottici per la formazione ed il filtraggio delle immagini. Verranno anche mostrati esempi di sistemi di acquisizione e riproduzione delle immagini, ed inoltre applicazioni pratiche dell’uso dell’ottica nell’elaborazione dei segnali, nelle comunicazioni e nella sensoristica.

Programma delle lezioni e delle esercitazioni.

1. Polarizzazione della luce. Vettori e matrici di Jones. Parametri di Stokes. Rappresentazione della polarizzazione della luce mediante la sfera di Poincaré. Lamine birifrangenti, rotatori di polarizzazione e polarizzatori.

2. Interferenza e proprietà di coerenza della luce. Definizione generale di coerenza per un fascio di luce. Coerenza temporale. Coerenza spaziale. Contenuto spettrale. La luce laser. Interferometri di Michelson e di Mach-Zehnder. Esempi di sensori basati su interferometria ottica.

3. Ottica di Fourier. Analisi di sistemi bidimensionali per il trattamento ottico delle informazioni. La diffrazione della luce. L’integrale di Huygens e l’approssimazione di Fresnel. Il concetto di frequenza spaziale. L’approssimazione di Fraunhofer. Diffrazione da aperture singolari. Diffrazione da reticoli.

4. Lenti, sistemi ottici e immagini. Azione delle lenti. Le lente come filtro di fase e la formazione delle immagini. Magnificazione, criterio di Rayleigh e limite di risoluzione. Analisi in frequenza dei sistemi ottici. Obiettivi e loro caratterizzazione. Fotografia e sistemi di acquisizione e riproduzione delle immagini. Sistemi per l’elaborazione ottica dell’informazione. Tecniche di filtraggio spaziale. Riconoscimento di caratteri.

5. Propagazione della luce e applicazioni nelle comunicazioni. Propagazione di fasci gaussiani in spazio libero. Propagazione guidata in fibra ottica. Accoppiamento tra spazio libero e fibra ottica. Introduzione alle comunicazioni ottiche wireless e in fibra.

 


Note Sulla Modalità di valutazione

Esame scritto ed eventuale esame orale


Bibliografia

Software utilizzato
Nessun software richiesto

Mix Forme Didattiche
Tipo Forma Didattica Ore didattiche
lezione
60.0
esercitazione
40.0
laboratorio informatico
0.0
laboratorio sperimentale
0.0
progetto
0.0
laboratorio di progetto
0.0

Informazioni in lingua inglese a supporto dell'internazionalizzazione
Insegnamento erogato in lingua Italiano
Disponibilità di libri di testo/bibliografia in lingua inglese
Possibilità di sostenere l'esame in lingua inglese
Disponibilità di supporto didattico in lingua inglese
schedaincarico v. 1.6.9 / 1.6.9
Area Servizi ICT
05/12/2021