Obiettivi Formativi

Approfondire conoscenze su: Esperimenti "di base" in fisica della materia. Diffrazione di Raggi X, Interferometria ottica. Trattamento di segnali e acquisizione dati. Strumentazione da vuoto e criogenia. Proprietà elastiche dei materiali e loro determinazione. Ultrasuoni e loro impiego.

Learning Goals

To deepen knowledge on: “Basic” experiments on physics of matter, X-ray diffraction, Optical interferometry. Signal processing and data acquisition, Vacuum and cryogenic instrumentation, Characterization of the elastic behavior of materials, Ultrasounds.

Prerequisiti

Conoscenze basiche di fisica sperimentale e di ottica.

Prerequisites

Knowledge of fundamentals of experimental physics and of optics.

Programma del Corso

Flusso di Gas attraverso canalizzazioni. Produzione del vuoto.Misura del vuoto. Concetti di base della meccanica dei solidi. Tensioni, deformazioni, legami elastici, costanti elastiche, comportamento meccanico e leggi costitutive dei materiali. Propagazione di onde elastiche nei solidi Velocità di propagazione. Attenuazione. Impieghi del metodo degli ultrasuoni: determinazione delle costanti elastiche dinamiche, calcolo dell’energia di attivazione dei difetti. Diffrazione di raggi X. Reticolo cristallino, base e struttura del reticolo spaziale, Indici di Miller. Reticolo reciproco, diffrazione da raggi X, condizioni di Laue e legge di Bragg. Intensità della diffusione, fattori di forma e fattori di struttura. Produzione e rilevazione dei raggiX, filtraggio e monocromatizzazione. Analisi qualitativa, Utilizzo delle banche dati per l'assegnazione dei picchi. Analisi quantitativa, metodo del componente noto e dello standard interno. Laser.Interazione radiazione-materia, emissione spontanea, stimolata ed assorbimento. Coefficienti di Einstein, inversione di popolazione, risonatori ottici. Proprieta' dei laser, schemi di pompaggio, modi di funzionamento dei laser. Tipi di laser: elio-neon, rubino, anidride carbonica, azoto, a colorante. Interferometria ottica. Proprieta' di coerenza della luce, grado di coerenza spazio-temporale al primo ordine e sua misura. Interferometro di Michelson, misure differenziali di indice di rifrazione tramite l'interferometro. Misure del Tempo di Coerenza e larghezza spettrale di sorgenti luminose a incandescenza. Durante il corso verranno effettuate inoltre esperienze pratiche di misurazione delle costanti elastiche dei materiali, di assorbimento acustico, di diffrazione di raggi X e interferometria ottica.

Course Syllabus

Gas flow through pipes. Production of the vacuum.Vacuum measurement. Basic concepts on mechanics of solids. Stress, strain, elastic ties, elastic constants, mechanical behavior and constitutive laws of materials. Propagation of elastic waves in solids.Sound propagation. Attenuation. Uses of the ultrasound spectroscopy: determination of elastic constants, calculation of activation energy of defects. X-ray diffraction Crystal lattice, the basis and structure of spatial lattice, Miller indices. Reciprocal lattice,X-ray.diffraction- Laue and conditions of Bragg's law. Form factors and structure factors. Production and detection of raggiX, filtering. Qualitative analysis, use of databases for assigning peaks. Quantitative analysis method of the known component known. Laser. Radiation-matter interaction, spontaneous emission, stimulated and absorption. Einstein coefficients, population inversion, optical resonators. Property of the laser pumping schemes, modes of operation of lasers. Types of lasers: helium-neon, ruby , carbon dioxide, nitrogen, dye. Optical interferometry.Coherence of light, space-time coherence and its measurement. Michelson interferometer, differential measurements of refractive index through the interferometer. During the course experiments for measuring the elastic constants and acoustic attenuation of materials, and experiments of X-ray diffraction and optical interferometry will be performed.