L'insegnamento di Fisica delle onde ha lo scopo di fornire allo studente gli elementi fondamentali della dinamica delle onde e di mostrare l’universalità del comportamento dei fenomeni ondosi in molteplici contesti. Oltre che le onde elettromagnetiche, il cui studio costituisce l'ossatura dell'insegnamento, verranno infatti prese in considerazione anche le onde meccaniche, e in particolare quelle sonore.
L'insegnamento è organizzato in modo tale da permettere allo studente di prendere maggiore confidenza con il metodo scientifico sperimentale, già incontrato nell'insegnamento di fisica generale, e che consiste nel confronto fra un modello e l’osservazione riproducibile di un dato fenomeno nella realtà.

A seguito del superamento dell'esame, lo studente:

• conoscerà i principi fondamentali e i concetti della dinamica di un moto ondoso;
• sarà in grado di distinguere i diversi fenomeni fisici che possono caratterizzare un moto ondoso nella pratica;
• sarà in grado di risolvere quantitativamente problemi relativi alla propagazione di un'onda, tramite opportuna modellazione matematica;
• sarà in grado di applicare le conoscenze di fisica delle onde a problemi e situazioni di carattere pratico, anche al di fuori degli esempi trattati nell'insegnamento.

1) Introduzione ai moti ondosi. Moto ondulatorio. Tipi di onde. 

2) Propagazione delle onde. Equazione di d’Alembert. Onde piane. Onde sferiche. Onde piane monocromatiche. Velocità di fase. Effetto Doppler. Rappresentazione complessa. 

3) Onde meccaniche in sistemi monodimensionali. Onde elastiche nei gas. Onde trasversali su corda. Onde in una barra elastica. Velocità delle onde meccaniche. Energia trasportata da un’onda. Impedenza di un mezzo. Onde stazionarie meccaniche.
4) Onde elettromagnetiche. Equazioni di Maxwell. Equazione delle onde elettromagnetiche nel vuoto, in isolanti e in conduttori. Energia ed impulso di un’onda elettromagnetica: vettore di Poynting e pressione di radiazione. Velocità della luce. Intensità. Effetto Doppler elettromagnetico. Irraggiamento da un dipolo oscillante e da una carica accelerata (cenni).
5) Sovrapposizione di onde armoniche. Principio di sovrapposizione. Analisi di Fourier (cenni). Somma coerente di onde armoniche. Interferenza. Battimenti. Velocità di gruppo. Onde stazionarie elettromagnetiche ed esperienza di Hertz.
6) Riflessione e rifrazione: Leggi di Snell. Indice di rifrazione. Riflessione totale. Formule di Fresnel.
7) Intereferenza e diffrazione di onde elettromagnetiche. Condizioni per ottenere interferenza. Esperimento di Young. Lunghezza di coerenza. Interferometri. Principio di Huygens-Fresnel. Diffrazione da una fenditura rettilinea. Diffrazione da una fenditura circolare. Diffrazione da un reticolo. Potere dispersivo e risoluzione di un reticolo. Criterio di Rayleigh.         

8) Polarizzazione della luce. Luce naturale, polarizzata linearmente, circolarmente ed ellitticamente. Produzione di luce polarizzata per riflessione e per trasmissione: angolo di Brewster; per birifrangenza, per dicroismo. Lamine quarto d'onda e mezz'onda. Birifrangenza meccanica, elettrica e magnetica (cenni). Attività ottica.

9) Fenomeni di diffusione della radiazione elettromagnetica. L'effetto fotoelettrico: introduzione al concetto di fotone.

Si raccomanda una buona conoscenza degli argomenti di elettromagnetismo trattati nell'insegnamento di fisica generale. La conoscenza delle equazioni differenziali è altresi utile, anche se non indispensabile, per seguire alcuni sviluppi analitici presentati a lezione.

Modalità didattiche

L'insegnamento è organizzato in lezioni ed esercitazioni. Le esercitazioni sono dedicate ad approfondire gli argomenti trattati a lezione e alla risoluzione di esercizi. 

Modalità di verifica

Sono previsti appelli d’esame nel numero e nelle date stabiliti dal calendario di Facoltà. L'esame consiste in una prova scritta e in un colloquio orale, previo superamento della prova scritta. Non sono previste prove in itinere.