Politecnico di Torino
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Anno Accademico 2015/16
01POGOD, 01POGJM, 01POGLI, 01POGLJ, 01POGLL, 01POGLM, 01POGLN, 01POGLS, 01POGLU, 01POGLX, 01POGLZ, 01POGMA, 01POGMB, 01POGMC, 01POGMH, 01POGMK, 01POGMN, 01POGMO, 01POGMQ, 01POGNX, 01POGNZ, 01POGOA, 01POGPC, 01POGPI, 01POGPL, 01POGPM, 01POGPW
Onde coerenti: laser, olografia, teletrasporto
Corso di Laurea in Ingegneria Fisica - Torino
Corso di Laurea in Ingegneria Meccanica (Mechanical Engineering) - Torino
Corso di Laurea in Ingegneria Dell'Autoveicolo (Automotive Engineering) - Torino
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Docente Qualifica Settore Lez Es Lab Tut Anni incarico
Allia Paolo Maria Eugenio Icilio ORARIO RICEVIMENTO     45 15 0 0 4
SSD CFU Attivita' formative Ambiti disciplinari
FIS/03 6 D - A scelta dello studente A scelta dello studente
Presentazione
Il corso si propone di sviluppare ed analizzare usando un linguaggio semplice ma non semplicistico alcune caratteristiche delle onde coerenti (sia elettromagnetiche che quantistiche) evidenziando le implicazioni di interesse applicativo della coerenza di un fenomeno ondulatorio. In particolare, verranno discussi i laser, l’olografia, e le più moderne applicazioni della meccanica quantistica, quali l’informazione quantistica, la crittografia quantistica ed il teletrasporto quantistico. Verrà utilizzato un approccio euristico per dar modo al corso di essere fruito da studenti che afferiscono a più corsi di laurea triennale, non esclusivamente nell’area dell’ingegneria dell’informazione, garantendo all’insegnamento una trasversalità ampia.
Risultati di apprendimento attesi
Le conoscenze che uno studente acquisirà riguardano i paradigmi generali ed i concetti fisici su cui si basano numerose applicazioni, già esistenti o prevedibili in un prossimo futuro, di tecnologie evolute basate sull’uso di fenomeni ondulatori complessi in ambiti applicativi che vanno dal trattamento e dalla rappresentazione di immagini tridimensionali anche in movimento alle lavorazioni meccaniche, alla chirurgia di precisione, alla sicurezza informatica ed al trasporto a distanza di informazione quantistica; le abilità che verranno acquisite riguardano le tecniche di analisi della coerenza di un qualsiasi fenomeno ondulatorio, le tecniche costruttive di apparecchi per la generazione di radiazione coerente, le tecniche che sono alla base della crittografia quantistica basata su stati fotonici coerenti, le tecniche per la produzione di stati quantistici interconnessi (entangled).
Prerequisiti / Conoscenze pregresse
Conoscenze richieste: Matematica e della Fisica di base (strumenti matematici standard; elettromagnetismo ed onde); Chimica di base (livelli atomici e transizioni)
Abilità richieste: risoluzione di problemi teorici semplici e di complessità intermedia inerenti la Fisica, utilizzando un metodo logico-deduttivo ; uso pratico degli strumenti dell’analisi matematica complessa e dell’algebra lineare
Programma
1) Concetto di onda: richiami dalla fisica elementare. Generazione di onde: esempi di sorgenti puntiformi elementari. (1 ECTS)
2) Concetto di coerenza di un’onda. Coerenza spaziale e temporale. Definizione e misura della coerenza di un’onda, tecniche per la misura della coerenza parziale. (1 ECTS)
3) Produzione di onde elettromagnetiche coerenti: principi fisici del laser; tipi di laser. Caratteristiche ed applicazioni della radiazione coerente emessa da un laser. Interferenza e diffrazione della luce prodotta da un laser, interferometria. (2,5 ECTS)
4) L’olografia e gli ologrammi (0,5 ECTS)
5) Interferenza e diffrazione di particelle quantistiche. L’interferometria quantistica dei fotoni: applicazioni alle moderne tecniche di trattamento dell’informazione ed alla crittografia quantistica (0,5 ECTS)
6) Stati altamente correlati ("entangled") di particelle quantistiche. Applicazioni al teletrasporto quantistico. (0,5 ECTS)
Organizzazione dell'insegnamento
Le esercitazioni numeriche, a squadra unica, riguardano la trattazione in aula di esempi e problemi numerici relativi agli argomenti trattati nel corso. Le ore destinate ad esercitazioni rappresentano un quarto del carico didattico complessivo.
Testi richiesti o raccomandati: letture, dispense, altro materiale didattico
Sono consigliati i seguenti testi:

G.R. Fowles
Introduction to modern optics
Dover Publications

K. F. Renk
Basics of Laser Physics for Students of Science and Engineering
Springer

Per le parti più specializzate:

Gerhard K. Ackermann and Jürgen Eichler
Holography - A Practical Approach
Wiley

nonché materiale didattico fornito dal docente e reso disponibile attraverso il portale della didattica.
Criteri, regole e procedure per l'esame
La verifica dell’apprendimento avviene mediante una prova scritta integrabile eventualmente con un prova orale. La prova scritta, della durata massima di 2 ore, consiste di una prima parte comprendente quesiti a risposta multipla ed asserzioni la cui validità è da verificare o indicare falsa, nella quale gli studenti possono usare materiale didattico seguita immediatamente da una seconda parte nella quale gli studenti devono rispondere per iscritto e per esteso ad un quesito di carattere generale attinente al programma svolto; in questa seconda parte non è consentito l’uso di supporti di alcun tipo. Se lo studente non opta per la prova orale integrativa il punteggio dello scritto, espresso in trentesimi, corrisponde al voto. In caso di orale integrativo il voto sarà una media ponderata dell’esito dello scritto e di quello dell’orale.
Altre informazioni

Il corso viene offerto in Italiano. Il titolare è il prof. Paolo Allia del DISAT. Non è prevista alcuna soglia di numerosità massima se inferiore a 150 studenti.
Orario delle lezioni
Statistiche superamento esami

Programma definitivo per l'A.A.2015/16
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