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Scheda Riassuntiva
Anno Accademico 2018/2019
Scuola Scuola di Ingegneria Industriale e dell'Informazione
Insegnamento 085791 - ONDE ELETTROMAGNETICHE E OTTICA
  • 085792 - ONDE ELETTROMAGNETICHE E OTTICA (MOD 1)
Docente Gentili Gian Guido
Cfu 5.00 Tipo insegnamento Modulo Di Corso Strutturato

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

Obiettivi dell'insegnamento

L'obiettivo del corso è quello di introdurre lo studente allo studio dei fenomeni ondulatori eletromagnetici e della propagazione in spazio libero e guidata con cenni alla trattazione unificata delle onde elettromagnetiche, acustiche ed elastiche. L'obiettivo è quello di fornire strumenti fisico-matematici adatti ad applicazioni di ambito vario, quali la tecnologia delle radiofrequenze, l'ottica, la diagnostica elettromagnetica a la sismica. Vengono discusse le proprietà delle funzioni d'onda e vengono descritti i meccanismi di interferenza. Tramito lo studio dei problemi di riflessione a incidenza qualsiasi si vuole poi portare lo studente a conoscere fenomeni fisici quali la trasmissione totale, l'eccitazione di onde non uniformi e l'effetto tunnel elettromagnetico. Si vuole anche condurre lo studente ad effettuare calcoli quantitativi su parametri caratteristici e ad interpretare correttamente i risultati. In una seconda parte, si affronta il problema della propagazione elettromagnetica guidata, con l'obiettivo di familiarizzare lo studente con le terminologie e le proprietà fondamentali delle guide d'onda.


Risultati di apprendimento attesi

Conoscenza e comprensione:
Capacità di trattare matematicamente problemi di riflessione. Indentificare possibili fenomeni fisici particolari in strutture guidanti o in problemi di riflessione e trasmissione.

Capacità di applicare conoscenza e comprensione
Capacità di effettuare analisi quantitative in presenza di interferenza o riflessione. Capacità di dimensionare correttamente semplici guide d'onda per la propagazione guidata di segnali a banda stretta e a banda larga.

Capacità di apprendimento
Capacità di progettare semplici strutture antiriflesso ovvero di adattamento oppure di ricopertura (radome). Capacità di utilizzare le conoscenze acquisite per la diagnostica elementare di materiali.


Argomenti trattati

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. Introduzione alle onde acustiche ed elastiche.

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

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

7. Multistrati (effetto tunnel, effetto guidante)

8. 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)

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.

 


Prerequisiti

Conoscenze elementari di algebra delle matrici e dei vettori. Operatori differenziali. Conoscenza del concetto di campo elettrico e magnetico e delle equazioni di Maxwell. Conoscenza delle linee di trasmissione e dei parametri caratteristici delle onde di tensione e corrente. Elementi di teoria dei circuiti


Modalità di valutazione

Esame scritto numerico quantitativo

Modalità di verifica                             Descrizione                                                                                              Risultato

Prova scritta                                         Risoluzione di problemi numerici                                                                  1, 2
                                                           Esercizi di tipo progettuale                                                                           2, 5


Bibliografia
Risorsa bibliografica facoltativaG. G. Gentili, C. Riva, APPUNTI DI ONDE ELETTROMAGNETICHE CON ESERCIZI, Editore: Maggioli, Anno edizione: 2008, ISBN: 9788838741944

Software utilizzato
Nessun software richiesto

Forme didattiche
Tipo Forma Didattica Ore di attività svolte in aula
(hh:mm)
Ore di studio autonome
(hh:mm)
Lezione
32:30
48:45
Esercitazione
17:30
26:15
Laboratorio Informatico
0:00
0:00
Laboratorio Sperimentale
0:00
0:00
Laboratorio Di Progetto
0:00
0:00
Totale 50:00 75:00

Informazioni in lingua inglese a supporto dell'internazionalizzazione
Insegnamento erogato in lingua Italiano
Possibilità di sostenere l'esame in lingua inglese
schedaincarico v. 1.6.9 / 1.6.9
Area Servizi ICT
21/10/2021