![Page 1: Laboratorio di Fisica Atomica CdL Fisica e Astrofisica](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022071015/62c99018591347483c6ce4dc/html5/thumbnails/1.jpg)
Laboratorio di Fisica AtomicaCdL Fisica e Astrofisica
Prof. Nicola Poli
Dip. Fisica ed Astronomia (115)
055 457 2038
![Page 2: Laboratorio di Fisica Atomica CdL Fisica e Astrofisica](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022071015/62c99018591347483c6ce4dc/html5/thumbnails/2.jpg)
Rifrazione – Riflessione - Polarizzazione
• Testi/articoli di riferimento:
- G. R. Fowles “Introduction to modern optics”
- E. Hecht «Optics»
- R.D. Guenther «Modern Optics»
![Page 3: Laboratorio di Fisica Atomica CdL Fisica e Astrofisica](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022071015/62c99018591347483c6ce4dc/html5/thumbnails/3.jpg)
Lamine di ritardo
• idea: far acquisire una fase aggiuntiva ad una componente P rispetto all’altra
E d
![Page 4: Laboratorio di Fisica Atomica CdL Fisica e Astrofisica](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022071015/62c99018591347483c6ce4dc/html5/thumbnails/4.jpg)
Lamine di ritardo
• lamina l/2 p l/2
• lamina l 2p l
• lamina l/4 p/2 l/4
![Page 5: Laboratorio di Fisica Atomica CdL Fisica e Astrofisica](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022071015/62c99018591347483c6ce4dc/html5/thumbnails/5.jpg)
Lamine di ritardo
• (cemented) zero-order
• multi-order
• true-zero order Lamina di spessore minimo QuarzoDn=9.2 x 10-3 (550nm)
Df=p/2 d= 15 mm !!
€€€
€€
€
difficile costruzione, fragile
Minore dipendenza da angolo di incidenza, temperatura, lunghezza d’onda
DfM=Df+2mp
Maggiore dipendenza da angolo di incidenza, temperatura, lunghezza d’onda
facile costruzione, non fragile
Df=DfM1-DfM2
![Page 6: Laboratorio di Fisica Atomica CdL Fisica e Astrofisica](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022071015/62c99018591347483c6ce4dc/html5/thumbnails/6.jpg)
Attività ottica• effetto Faraday
V = Costante di VerdetDiversa velocità di propagazione di componenti con polarizzazione circolare R ed L
![Page 7: Laboratorio di Fisica Atomica CdL Fisica e Astrofisica](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022071015/62c99018591347483c6ce4dc/html5/thumbnails/7.jpg)
Attività ottica
Uso prostaferesi
z
R
L
zR zR
zLzL
R L R L R Lz zz
R L
RL
Due componenti in fase!
y y y
x xx b>0
nR<nL
nR>nL
b<0
![Page 8: Laboratorio di Fisica Atomica CdL Fisica e Astrofisica](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022071015/62c99018591347483c6ce4dc/html5/thumbnails/8.jpg)
Attività ottica
• effetto Faraday
V = Costante di Verdet
• effetto Macaluso –Corbino (1898)
Aumento dell’effetto vicino a risonanze atomiche
![Page 9: Laboratorio di Fisica Atomica CdL Fisica e Astrofisica](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022071015/62c99018591347483c6ce4dc/html5/thumbnails/9.jpg)
Onde e-m nei materiali
• modello semiclassico
e-
+ w0
![Page 10: Laboratorio di Fisica Atomica CdL Fisica e Astrofisica](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022071015/62c99018591347483c6ce4dc/html5/thumbnails/10.jpg)
Onde e-m nei materiali
momento di dipolo
Polarizzabilità a ~ 10-40 F m2
![Page 11: Laboratorio di Fisica Atomica CdL Fisica e Astrofisica](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022071015/62c99018591347483c6ce4dc/html5/thumbnails/11.jpg)
Onde e-m nei materialiPolarizzabilità
Indice di rifrazione complesso
Per n ~ 1
![Page 12: Laboratorio di Fisica Atomica CdL Fisica e Astrofisica](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022071015/62c99018591347483c6ce4dc/html5/thumbnails/12.jpg)
Onde e-m nei materiali
1
w0
nR
nI assorbimento
sfasamento
g
![Page 13: Laboratorio di Fisica Atomica CdL Fisica e Astrofisica](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022071015/62c99018591347483c6ce4dc/html5/thumbnails/13.jpg)
Onde e-m nei materiali (Clausius -Mossotti)Contributo al campo da atomi vicini
![Page 14: Laboratorio di Fisica Atomica CdL Fisica e Astrofisica](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022071015/62c99018591347483c6ce4dc/html5/thumbnails/14.jpg)
Effetto Faraday (Macaluso-Corbino)
s+ (L-state)
s-(R-state)
B
s+
s-
E
E
L
F’=0
F=1
s+ s-
mF=-1 mF=0 mF=+1
p
• Vetri flint V ≃ 3 × 10−5 rad G−1 cm−1
• Rubidio (w≃w0) V ≃ 104 rad G−1 cm−1
E
![Page 15: Laboratorio di Fisica Atomica CdL Fisica e Astrofisica](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022071015/62c99018591347483c6ce4dc/html5/thumbnails/15.jpg)
Effetto Faraday (Macaluso-Corbino)
s+ (L-state)
s-(R-state)
B
E
L
F’=0
F=1
s+ s-
mF=-1 mF=0 mF=+1
p
![Page 16: Laboratorio di Fisica Atomica CdL Fisica e Astrofisica](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022071015/62c99018591347483c6ce4dc/html5/thumbnails/16.jpg)
Effetto Faraday (Macaluso-Corbino)
s+ (L-state)
s-(R-state)
B
s’+
s’-
E
L
b = p L (nL – nR)/l0
b = p L Re{n+ – n-}/l0
E
F’=0
F=1
DEB=gF m0 B
mF=-1 mF=0 mF=+1
s+ s-
![Page 17: Laboratorio di Fisica Atomica CdL Fisica e Astrofisica](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022071015/62c99018591347483c6ce4dc/html5/thumbnails/17.jpg)
Effetto Faraday (Macaluso-Corbino)
b = p L (nL – nR)/l0
b = p L Re{n+ – n-}/l0
F’=0
F=1
DEB=gF m0 B
mF=-1 mF=0 mF=+1
s+ s-
![Page 18: Laboratorio di Fisica Atomica CdL Fisica e Astrofisica](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022071015/62c99018591347483c6ce4dc/html5/thumbnails/18.jpg)
Effetto Faraday (Macaluso-Corbino)
F’=0
F=1
DEB=gF m0 B
mF=-1 mF=0 mF=+1
s+ s-
b = p L Re{n+ – n-}/l0
Estensione modello semiclassico:
Shift Zeeman normalizzato
Lunghezza di assorbimento in risonanza
![Page 19: Laboratorio di Fisica Atomica CdL Fisica e Astrofisica](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022071015/62c99018591347483c6ce4dc/html5/thumbnails/19.jpg)
Effetto Faraday (Macaluso-Corbino)
s+ (L-state)
s-(R-state)
B
s’+
s’-
E
E
L
F’=0
F=1
DEB=gF m0 B
mF=-1 mF=0 mF=+1
s+ s-
Rotazione nello stesso verso per direzioni opposte !
![Page 20: Laboratorio di Fisica Atomica CdL Fisica e Astrofisica](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022071015/62c99018591347483c6ce4dc/html5/thumbnails/20.jpg)
Isolatore ottico
- 30 dB singoli- 60 dB doppio stadio
![Page 21: Laboratorio di Fisica Atomica CdL Fisica e Astrofisica](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022071015/62c99018591347483c6ce4dc/html5/thumbnails/21.jpg)
Rotatore di Faraday
V = Costante di Verdet
-134 rad/(T m) per Terbium Gallium garnet-75°/(T cm)
![Page 22: Laboratorio di Fisica Atomica CdL Fisica e Astrofisica](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022071015/62c99018591347483c6ce4dc/html5/thumbnails/22.jpg)
Riflessione Rifrazione
• continuità dei campi all’interfaccia
![Page 23: Laboratorio di Fisica Atomica CdL Fisica e Astrofisica](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022071015/62c99018591347483c6ce4dc/html5/thumbnails/23.jpg)
Riflessione Rifrazione
• Relazioni di Fresnel
• E ortogonale a piano di incidenza (s)
![Page 24: Laboratorio di Fisica Atomica CdL Fisica e Astrofisica](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022071015/62c99018591347483c6ce4dc/html5/thumbnails/24.jpg)
Riflessione Rifrazione
• Relazioni di Fresnel
• E parallelo a piano di incidenza (p)
Attenzione alla convenzione scelta per i campi
![Page 25: Laboratorio di Fisica Atomica CdL Fisica e Astrofisica](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022071015/62c99018591347483c6ce4dc/html5/thumbnails/25.jpg)
Riflessione Rifrazione
• Relazioni di Fresnel • incidenza normale qi=0,qt=0
ni=1nt=1.5
= ± 0.2
ni
nt
= + 0.8
![Page 26: Laboratorio di Fisica Atomica CdL Fisica e Astrofisica](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022071015/62c99018591347483c6ce4dc/html5/thumbnails/26.jpg)
Riflessione Rifrazionet//
r//
qB
ni=1nt=1.5
qi
t
Ͱ
r
Ͱ
Riflessione esterna
= - 0.2
= - 1< 0
= + 0.2
= - 1
= 0.8
= 0
= 0.8
= 0
Per ogni qi Solo per qi=0
![Page 27: Laboratorio di Fisica Atomica CdL Fisica e Astrofisica](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022071015/62c99018591347483c6ce4dc/html5/thumbnails/27.jpg)
Riflessione Rifrazione ni=1.5nt=1
r
Ͱ
r//
qB’ qC
qi
Riflessione totale internant
ni
• q’B e qB complementari
• Sin qC = nt/ni
Riflessione interna
![Page 28: Laboratorio di Fisica Atomica CdL Fisica e Astrofisica](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022071015/62c99018591347483c6ce4dc/html5/thumbnails/28.jpg)
y y
xx
Riflessione Rifrazione
• shift di fase
< 0 p
> 0
> 0
0
0
Df
± ?
E//i in fase con E//t se componenti y sono parallele
![Page 29: Laboratorio di Fisica Atomica CdL Fisica e Astrofisica](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022071015/62c99018591347483c6ce4dc/html5/thumbnails/29.jpg)
Riflessione Rifrazione• shift di fase ni=1
nt=1.5
qB
qiqi
Df//
Riflessione esterna
![Page 30: Laboratorio di Fisica Atomica CdL Fisica e Astrofisica](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022071015/62c99018591347483c6ce4dc/html5/thumbnails/30.jpg)
Riflessione Rifrazione• shift di fase
ni=1.5nt=1
qiqi qi
qCqCq’B
Df//
Riflessione interna
![Page 31: Laboratorio di Fisica Atomica CdL Fisica e Astrofisica](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022071015/62c99018591347483c6ce4dc/html5/thumbnails/31.jpg)
Riflessione Rifrazione• shift di fase
qi
qCq’B
Df//
ni=1.5nt=1
Riflessione interna
![Page 32: Laboratorio di Fisica Atomica CdL Fisica e Astrofisica](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022071015/62c99018591347483c6ce4dc/html5/thumbnails/32.jpg)
Riflessione Rifrazione
qi < qB
ni=1nt=1.5
qi = qB qi > qB
Riflessione esterna
![Page 33: Laboratorio di Fisica Atomica CdL Fisica e Astrofisica](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022071015/62c99018591347483c6ce4dc/html5/thumbnails/33.jpg)
Riflessione Rifrazione
qi < qB
ni=1nt=1.5
qi = qB qi > qB
Riflessione esterna
![Page 34: Laboratorio di Fisica Atomica CdL Fisica e Astrofisica](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022071015/62c99018591347483c6ce4dc/html5/thumbnails/34.jpg)
Riflessione Rifrazioneni=1.5nt=1
qi < q’B q’B < qi < qC
Riflessione interna
![Page 35: Laboratorio di Fisica Atomica CdL Fisica e Astrofisica](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022071015/62c99018591347483c6ce4dc/html5/thumbnails/35.jpg)
Riflessione Rifrazione• Riflettanza e Trasmittanza
![Page 36: Laboratorio di Fisica Atomica CdL Fisica e Astrofisica](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022071015/62c99018591347483c6ce4dc/html5/thumbnails/36.jpg)
Riflessione Rifrazione• Riflettanza e Trasmittanza
![Page 37: Laboratorio di Fisica Atomica CdL Fisica e Astrofisica](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022071015/62c99018591347483c6ce4dc/html5/thumbnails/37.jpg)
Riflessione Rifrazione
• riflettanza ad incidenza normale (ni=1)
4
1,5
ni
nt
(nt)
Rif
lett
anza
(%
)
Indice di rifrazione
![Page 38: Laboratorio di Fisica Atomica CdL Fisica e Astrofisica](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022071015/62c99018591347483c6ce4dc/html5/thumbnails/38.jpg)
Riflessione Rifrazione
• riflettanza (ni=1)
nt =1,5
qi
ni
nt
Rif
lett
anza
![Page 39: Laboratorio di Fisica Atomica CdL Fisica e Astrofisica](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022071015/62c99018591347483c6ce4dc/html5/thumbnails/39.jpg)
Trattamenti AR
n0
n1
nS
n0
nS
Incidenza quasi normale E ortogonale
p
p
• Interferenza distruttiva per :d = 2 k1 h = (2m+1) p
ph
p + 2 k1 h
h = l0 /4 (2m +1)
n0 < n1 < nS • Doppio strato
![Page 40: Laboratorio di Fisica Atomica CdL Fisica e Astrofisica](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022071015/62c99018591347483c6ce4dc/html5/thumbnails/40.jpg)
Trattamenti ARE ortogonale
![Page 41: Laboratorio di Fisica Atomica CdL Fisica e Astrofisica](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022071015/62c99018591347483c6ce4dc/html5/thumbnails/41.jpg)
Trattamenti ARE ortogonale
Per
![Page 42: Laboratorio di Fisica Atomica CdL Fisica e Astrofisica](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022071015/62c99018591347483c6ce4dc/html5/thumbnails/42.jpg)
Trattamenti AR
![Page 43: Laboratorio di Fisica Atomica CdL Fisica e Astrofisica](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022071015/62c99018591347483c6ce4dc/html5/thumbnails/43.jpg)
Trattamenti AR
![Page 44: Laboratorio di Fisica Atomica CdL Fisica e Astrofisica](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022071015/62c99018591347483c6ce4dc/html5/thumbnails/44.jpg)
Trattamenti AR
![Page 45: Laboratorio di Fisica Atomica CdL Fisica e Astrofisica](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022071015/62c99018591347483c6ce4dc/html5/thumbnails/45.jpg)
Trattamenti ARTrattamenti multistrato
![Page 46: Laboratorio di Fisica Atomica CdL Fisica e Astrofisica](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022071015/62c99018591347483c6ce4dc/html5/thumbnails/46.jpg)
Trattamenti AR• V- Coating R< 0.25% Dl ~ 10 nm
• Broadband Coating R< 1-3% Dl > 300 nm
• Attenzione all’angolo di incidenza ed alla polarizzazione!
![Page 47: Laboratorio di Fisica Atomica CdL Fisica e Astrofisica](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022071015/62c99018591347483c6ce4dc/html5/thumbnails/47.jpg)
Trattamenti HRR =
![Page 48: Laboratorio di Fisica Atomica CdL Fisica e Astrofisica](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022071015/62c99018591347483c6ce4dc/html5/thumbnails/48.jpg)
Trattamenti HR
R > 99%
R > 90% - 95%
![Page 49: Laboratorio di Fisica Atomica CdL Fisica e Astrofisica](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022071015/62c99018591347483c6ce4dc/html5/thumbnails/49.jpg)
Specchi «Chirped»
• Servono per compensare la dispersione e/o comprimere un impulso
• Laser a femtosecondi
![Page 50: Laboratorio di Fisica Atomica CdL Fisica e Astrofisica](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022071015/62c99018591347483c6ce4dc/html5/thumbnails/50.jpg)