Università degli studi dell'Insubria

METAMATERIALS

A.A. di erogazione 2018/2019
Insegnamento opzionale

Laurea Magistrale in FISICA
 (A.A. 2018/2019)

Docenti

Anno di corso: 
1
Tipologia di insegnamento: 
Caratterizzante
Settore disciplinare: 
FISICA DELLA MATERIA (FIS/03)
Lingua: 
Inglese
Crediti: 
6
Ciclo: 
Primo Semestre
Ore di attivita' frontale: 
48
Dettaglio ore: 
Lezione (48 ore)

Lo scopo del corso è di far conoscere allo studente i principi di funzionamento dei metamateriali e le loro applicazioni. Al termine del corso lo studente avrà acquisito le tecniche su cui si basano le cosiddette "teorie di mezzo effettivo" e sarà quindi in grado di calcolare i parametri effettivi di diversi metamateriali.
Durante il corso vengono assegnati degli esercizi che permettono agli studenti di verificare il livello di conoscenza raggiunto. Inoltre questi esercizi richiedono a volte l'utilizzo di software di calcolo quali Matlab, di banche dati presenti in rete e lo studio di articoli fondamentali in lingua inglese.
Alla fine del corso questi esercizi vengono organizzati in una relazione scritta che costituisce il punto di partenza della prova d'esame.
L'autonomia di giudizio si esplica anche nella valutazione della didattica mediante la compilazione dei questionari predisposti.

Conoscenze di base dell'elettromagnetismo classico (fornite dal corso di Elettromagnetismo). Non sono comunque richieste propedeuticità.

La prima parte del corso (20 h) è dedicata ad un ripasso dei concetti fondamentali di elettromagnetismo, in particolare quelli riguardanti l'interazione tra un'onda elettromagnetica e un materiale, isolante o metallo.

Equazioni di Maxwell e onde piane monocromatiche (4 h)
Teorema di Poynying per mezzi non-dispersivi e dispersivi (2 h)
Polarizzazione della luce (2 h)
Leggi di Fresnel, coefficienti di trasmissione e riflessione di uno strato di materiale (4 h)
Formule per ricavare costante dielettrica e permeabilità relativa in funzione dei coefficienti di riflessione e trasmissione (2 h)
Modello di Lorentz-Drude della suscettibilità complessa, relazioni di Kramers-Kronig (4 h)
Metalli, oscillazioni di plasma (2 h)

Nella seconda parte del corso (28 h) si introducono le "teorie di mezzo effettivo" necessarie per descrivere i metamateriali e si considerano alcune particolari configurazioni.

Teoria di mezzo effettivo di Maxwell-Garnett (4 h)
Teoria di mezzo effettivo di Bruggeman (4 h)
Correzioni alla teoria per inclusioni ellissoidali (4 h)
Wiener bounds (2 h)
Reticoli di fili metallici (2 h)
Split ring resonators (2 h)
Alcuni esperimenti (2 h)
Condizione necessaria e sufficiente per ottenere un materiale sinistrorso (2 h)
Superlenti (2 h)
Metamateriali iperbolici (2h)
Iperlenti (2 h)

Lezioni frontali (48 h)

L'esame è orale e si basa inizialmente sulla discussione della relazione contenente gli esercizi che sono stati assegnati durante il corso. Questo permette una prima verifica delle conoscenze, della capacità di applicarle per riprodurre alcuni risultati noti e della capacità di stesura di un testo. In seguito vengono poste domande su alcuni argomenti specifici trattati durante il corso, per i quali si chiede un inquadrament o generale e la capacità di derivare le formule matematiche che descrivono il fenomeno. Viene anche verificata la capcità di comprensione di alcuni articoli di ricerca che sono stati discussi durante il corso.

W. Cai and V. Shalaev, Optical Metamaterials – Fundamentals and applications, Springer 2010
Appunti forniti dal docente

Il docente riceve gli studenti su appuntamento scrivendo a franco.prati@uninsubria.it

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A.A. 2019/2020

Anno di corso: 1
Curriculum: OTTICA
Anno di corso: 1
Curriculum: FISICA GENERALE