Luce, trottole e
micromagnetometria
V.Biancalana
Fac. di Ingegneria --- Dip. di Fisica
Università di Siena
Schema
• Luce
– Luce bianca
– Luce monocromatica
– Luce laser
• Trottole
– Momento angolare
– Precessione
• Atomi in campo magnetico
Luce
• Onde o particelle?
• Descrizione ondulatoria
Piano di
polarizzazione
Fenomeni ondulatori /
fenomeni periodici
• Fenomeni ondulatori: si propagano nello
spazio
• Fenomeni periodici: si ripetono nel tempo
• Fenomeni periodici ondulatori:
Si propagano nello spazio, ripetendosi nel
tempo  ad un dato istante possono
presentarsi in egual modo in posizioni
differenti. Dopo del tempo, in una certa
posizione, si ripresentano uguali.
Luce bianca
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10
Luce monocromatica
Luce laser
Cosa è la luce laser
• Light Amplification by Stimulated Emission
of Radiation
assorbimento
Emissione spontanea
Come si produce luce laser
• Light Amplification by Stimulated Emission
of Radiation
Emissione stimolata
Cosa serve dunque?
Occorre avere:
• molti atomi al livello alto di energia (pronti
a fornire emissione stimolata)
• Pochi atomi al livello basso (che altrimenti
riassorbirebbero)
Questa inversione di popolazione in natura
non succede.
La luce interagisce con gli atomi
• La luce presenta aspetti ondulatori e
aspetti corpuscolari
• I quanti di luce si chiamano fotoni
• Un fotone ha energia hn
• Un fotone ha momento angolare h
• La luce conferisce energia e momento
angolare agli atomi.
• Ma cosa è il momento angolare??????
Trottola
mg
Trottola vista dall’alto
Luce, atomi, trottole…
Che
c’azzecca?
Polarizzazione e precessione di
atomi
0
-1
+1
-1
+1
+1
0
+1
Precessione collettiva
•
•
•
•
•
Gli atomi precedono tutti insieme
Effetto macroscopico
Rivelazione ottica (laser)
Frequenza di precessione 
 campo magnetico
Magnetometria atomica
Micro-Magnetometria
 10 T (Tesla)
Magneti Superconduttori
(negli acceleratori di particelle)
 105  104 T
Campo Terrestre in superficie
 1010 T (1 Hz)
Campo delle correnti cardiache
Automobile
a 50 m di distanza
 109  108 T
UN MILIONESIMO DEL CAMPO TERRESTRE
 1014 T (10 Hz)
Impulsi cerebrali