Ottica Antichi

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OtticaAntichi

• Fenomeni noti dallantichità (propagazione della
  luce, riflessione e rifrazione,
• specchi ed anche lenti, conoscenze empiriche
  di ottica)
• 300 AC - Euclide di Alessandria (ottica, tra
  laltro).
• 150 Claudio Tolomeo ed Erone di Alessandria,
  trattati di ottica e tentativi
• di rendere quantitative le leggi della
  riflessione e della rifrazione
• ?1000 Abu Ali al-Hasan ibn al-Haitam (Alhazen)
  scrive un esteso trattato
• che viene tradotto in latino solo nel 1270.
• 1168-1253 Roberto Grossatesta, De iride e De
  luce.
• 1214-1294 Ruggero Bacone, ottica e geometria.
• 1300- Teodorico di Freiberg, teoria geometrica
  della rifrazione.
• 1280-1500-Costruzione di lenti ed occhiali (con
  lenti convesse e concave).

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OtticaRinascimento

• 1618 Francesco Maria Grimaldi, scopre le frange
  di diffrazione della luce e
• si convince della natura ondulatoria della
  luce. La teoria non viene considerata
• ma nel 1665 descriverà teoria ed esperimenti
  in Physico-mathesis de
• lumine coloribus et iride.
• 1621- Willebrord van Roijen Snell (1580-1626),
  leggi della riflessione e
• della rifrazione.
• 1637 Cartesio, in appendice al Discorso sul
  metodo, pubblica un lavoro sullottica
• 1657-61 Pierre de Fermat, principio dei
  cammini ottici.
• 1660 - Robert Hooke (1635-1703)
• in Micrographia espone una teoria della
  propagazione della luce come onde
• di tipo elastico.
• 1667 Christiaan Huyghens (1629-95) Treatise on
  Light, Traité de la Lumière (90)
• 1704 Isaac Newton (1642-1727) Optics.

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OtticaPrimo ottocendo
1801 Thomas Young (1773-1829) Interferenza
della luce, Polarizzazione
trasversa delle onde luminose. Etere. 1801
Johann Georg von Soldner, calcola la deflessione
di un raggio di luce in prossimità
della superficie del sole, assumendo velocità
finita e corpuscoli
massivi. 1814-18 Augustin Jean Fresnel
(1788-1827) Interferenza onde, ottica
ondulatoria, teoria delletere
luminifero. 1825 Lavori di Ampère
sullelettrodinamica
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Misure di c

• Whilst the finiteness of the velocity of light
  (indicated as usual by c) was suspected by many
  philosophers and physicists (Galileo Galilei had
  suggested a method to measure it, but he probably
  never carried it out), it was Oleg Roemer, an
  assistant of J. D. Cassini in Paris, who got a
  first reliable indication of its high value, by
  using purely astronomical means. Finally, in 1727
  G. Bradley discovered on ? Dra (a star not too
  distant from the ecliptic pole) the effect of
  this finite velocity as a periodic variation of
  the apparent coordinates measured at successive
  dates by the terrestrial observer, during the
  yearly revolution around the Sun. The velocity
  that could be derived from these astronomical
  observations was confirmed around 1850 by Fizeau
  and Foucault.

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OtticaFine ottocento

• 1845-50 Fizeau inizia misure di laboratorio
  sulla velocità della luce.
• Contributi di Weber, Grove e
  Stokes.
• 1855-1865 James Clerk Maxwell (1831-1879)
  Equazioni dei campi, propagazione
• delle onde e.em., la natura
  della luce, la velocità della luce.
• The dynamical theory of
  electromagnetic field, 1864, 1865
• 1875 Heinrich A. Lorentz (1853-1928), rideriva
  dalla teoria di Maxwell le leggi
• dellottica.
• 1880 Si ipotizzano misure possibili per
  evidenziare il moto della terra rispetto
• alletere.
• 1884 Contributi di Hertz e Poynting.
• 1886 Oliver Heaviside (1850-1925), semplifica
  nella forma moderna le equazioni
• dellelettromagnetismo, usando i
  simboli del calcolo vettoriale grad, div, rot
• 1887- Heinrich Rudolf Hertz, produce e studia
  onde e.m. nellintervallo dei GHz.

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OtticaNovecento

• 1889-G.F. Fitzgerald ipotizza una contrazione
  delle lunghezze nei corpi in moto
• per spiegare la mancata evidenza del
  moto delletere negli esperimenti di
• Michelson-Morley. Velocità limite.
• 1890 Hertz riformula e semplifica le equazioni
  dellelettrodinamica.
• 1895-1900 H. A. Lorentz sviluppa più
  rigorosamente le idee di Fitzgerald e
• la dinamica delle particelle cariche
  in presenza di campi.
• Jules H. Poincaré (1854-1912) esamina
  gli aspetti della velocità finita
• della luce, della apparente costanza
  della velocità della luce e della
• sincronizzazione degli orologi nei
  sistemi in moto.
• 1896-97 W. Wien (1864-1928) Studio della
  radiazione termica (radiazione del
• corpo nero)
• 1900 Ipotesi di M. Planck sulla radiazione del
  corpo nero. Effetto quantistico.
• ca. 1900 Osservazioni sperimentali su effetto
  fotoelettrico. Altri limiti della
• descrizione classica che non spiega
  il ruolo della frequenza dello.e.
• 1905 Albert Einstein (1879-1955) Spiegazione
  delleffetto fotoelettrico.
• Quantizzazione dellenergia della
  radiazione.
• 1905 A. Einstein, teoria della relatività
  speciale.
• 1907 H. Minkowski (1964-1909) reinterpreta la
  relatività speciale come proprietà
• dello spazio tempo a partire dalle
  proprietà di simmetria (teoria dei gruppi)

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Una legge di conservazione.
Partendo da due delle equazioni di Maxwell
e dallidentità di analisi vettoriale
si ha
Una legge di conservazione
Definendo densità di energia
E Vettore di Poynting
Si ha in forma differenziale.
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Onde elettromagnetiche. Dalle eq. di Maxwellnel
vuoto o in un mezzo uniforme
Nel vuoto
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Onde elettromagnetiche.
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Il campo e.m. nel formalismo relativistico non è
descritto linsieme di due campi vettoriali
indipendenti in 3D, ma come un tensore doppio
antisimmetrico in 4D
Dalle trasformazioni di Lorentz per i 4-vettori
si ottengono quelle per i tensori e si ha che,
passando dal sistema O al sistema O in moto con
velocità Vx lungo x,
Trascurando i termini dal secondo ordine in Vx/c
si ha
Se nel sistema O cè solo il campo elettrico E
mentre B 0, nel sistema O rispetto al quale O
si muove con velocità V, si osservano sia un
campo elettrico E sia un campo magnetico B
diversi da E e B. Ma la forza sulla carica
FqEqV?B è uguale a FqE, come previsto dalle
trasformazioni galileiane, dal momento che V/cltlt1.