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Risorsa bibliografica facoltativa
Scheda Riassuntiva
Anno Accademico 2017/2018
Scuola Scuola di Ingegneria Industriale e dell'Informazione
Insegnamento 097503 - INTERAZIONE LUCE-MATERIA
Docente Torricelli Alessandro
Cfu 5.00 Tipo insegnamento Monodisciplinare

Corso di Studi Codice Piano di Studio preventivamente approvato Da (compreso) A (escluso) Insegnamento
Ing Ind - Inf (1 liv.)(ord. 270) - MI (366) INGEGNERIA FISICA*AZZZZ097503 - INTERAZIONE LUCE-MATERIA
Ing Ind - Inf (Mag.)(ord. 270) - MI (471) BIOMEDICAL ENGINEERING - INGEGNERIA BIOMEDICA*AZZZZ097503 - INTERAZIONE LUCE-MATERIA

Programma dettagliato e risultati di apprendimento attesi

Programma dettagliato

Parte I

Introduzione ai fenomeni di diffusione e assorbimento. Assorbimento e dispersione nei dielettrici. Legge di Beer-Lambert, attenuazione e densità ottica. Diffusione e assorbimento da singola particella dielettrica: teoria di Mie e Rayleigh. Collezioni di particelle in approssimazione di diffusione singola. Teoria del trasporto radiativo per diffusione multipla. Approssimazione di regime diffusivo. Diffusione da fluttuazioni termodinamiche. Strumentazione per misure di assorbimento e diffusione.

Parte II

Introduzione ai fenomeni di luminescenza e fotoluminescenza. Diagrammi di Perrin-Jablonski. Caratteristiche dell’emissione di fluorescenza: Stokes shift, spettri di emissione, tempo di vita ed efficienza. Spettroscopia di fluorescenza: misure di spettri, misure di tempo di vita risolte nel tempo o in frequenza. Strumentazione per spettroscopia di fluorescenza. Effetto del solvente, della temperatura e dell’ambiente, quenching, anisotropia.

Parte III

Effetti fotochimici, fototermici, e fotoablativi. Densità di potenza e tempo di esposizione. Applicazioni in biologia e nanotecnologie.

 

Obiettivi

Il corso ha l’obiettivo di insegnare allo studente i concetti di base dell’interazione tra luce e materia nell’ambito dell’elettromagnetismo classico e dell’ottica lineare.

Descrizione

Nel corso vengono illustrati i principali fenomeni fisici legati all’interazione luce-materia. Nella prima parte si considerano i fenomeni che sono utilizzati per caratterizzazione e diagnostica dei materiali (es. assorbimento, diffusione, fluorescenza), mentre nella seconda parte vengono mostrati i fenomeni di interazione che possono comportare modifiche irreversibili nei materiali per effetti fotochimici, fototermici e fotoablativi. Si pone inoltre risalto sulle applicazioni in diversi campi quali Biomedicina e Nanotecnologie.

L’approccio adottato è quello dell’elettromagnetismo classico e dell’ottica lineare in cui verrà considerato l’intervallo dello spettro elettromagnetico dall’ultravioletto all’infrarosso caratteristico dell’emissione delle sorgenti laser. La trattazione classica dei fenomeni considerati consente di fornire soluzioni accurate per gran parte delle applicazioni di interesse pratico.

Prerequisiti

E’ richiesta la conoscenza dei concetti di base dell’elettromagnetismo e dell’ottica. Alcune parti del corso richiedono la conoscenza del calcolo differenziale (operatori vettoriali, equazioni a derivate parziali). Si consiglia quindi di sostenere l’esame dopo il superamento di “Fisica Sperimentale I”, “Fisica Sperimentale II”, “Analisi Matematica I e Geometria”, “Analisi Matematica II”, e “Analisi Matematica III”.

Risultati di apprendimento previsti

Lo studente acquisisce gli strumenti teorici e applicativi per comprendere i concetti alla base dei fenomeni di interazione tra luce e materia. Il corso può essere propedeutico ad alcuni corsi della Laurea Magistrale (es. “Nanoscopy and Optical Tomography”/”Biophotonics”, “Physics of ultra fast processes”, “Micro and Nano Optics”, “Physics of photovoltaic processes”).


Note Sulla Modalità di valutazione

Modalità di valutazione

La prova d’esame consiste in una prova scritta eventualmente integrata da una prova orale.

Note sulla bibliografia

Bibliografia Parte I

  • Dispense e/o lucidi del docente
  • Bohren-Huffman, Absorption and scattering of light by small particles, Wiley, 1983
  • Martelli-Del Bianco-Ismaelli-Zaccanti, Light Propagation through Biological Tissue and Other Diffusive Media: Theory, Solutions, and Software, SPIE Press, Washington, USA, 2009

Bibliografia Parte II:

  • Dispense e/o lucidi del docente
  • Joseph R. Lakowicz, Principles of Fluorescence Spectroscopy (Third Edition), Springer, 2006
  • Bernard Valeur, Molecular Fluorescence: Principles and Applications, Wiley-VCH Verlag GmbH, 2001

Bibliografia Parte III:

  • Dispense e/o lucidi del docente

Bibliografia
Risorsa bibliografica facoltativaCraig F. Bohren, Donald R. Huffman, Absorption and Scattering of Light by Small Particles, Editore: John Wiley & Sons, Anno edizione: 2008, ISBN: 9783527618163
Risorsa bibliografica facoltativaMartelli-Del Bianco-Ismaelli-Zaccanti, Light Propagation Through Biological Tissue and Other Diffusive Media: Theory, Solutions, and Software, Editore: SPIE Press, Anno edizione: 2010, ISBN: 9780819476586
Risorsa bibliografica facoltativaJoseph R. Lakowicz, Principles of Fluorescence Spectroscopy, Editore: Springer Science & Business Media, Anno edizione: 2007, ISBN: 9780387463124

Software utilizzato
Nessun software richiesto

Mix Forme Didattiche
Tipo Forma Didattica Ore didattiche
lezione
30.0
esercitazione
20.0
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 materiale didattico/slides in lingua inglese
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
21/01/2022