Funzioni di correlazione classiche e quantistiche. Rilassamento. Forme di riga e funzioni di correlazione. Risposta lineare; matrice densità. Interazione con la radiazione. Rappresentazione diagrammatica. Suscettività lineare e non lineare. Spettroscopia non lineare in tempo ed in frequenza. Laser e sorgenti coerenti; tecniche di misura. Effetto Kerr ottico. Spettroscopia eccitazione-sonda. Spettroscopie coerenti elettroniche e vibrazionali, CARS, eco di fotoni, spettroscopie bidimensionali.
S. Mukamel, Principles of Nonlinear Optical Spectroscopy. (Oxford University Press, New York, 1995).
Obiettivi Formativi
Conoscenza delle basi teoriche della dinamica molecolare quantistica e dell’interazione radiazione materia, basata sulla matrice densità e sulle funzioni di correlazione. Capacità di descrivere su tali basi gli effetti ottici non lineari utilizzati in diverse tecniche di spettroscopia coerente, e di metterli in relazione con le osservabili sperimentali significative. Conoscenza dei principi di funzionamento delle sorgenti di luce coerente.
Dinamica di sistemi molecolari e funzioni di correlazione classiche. Funzioni di correlazione quantistiche. Funzioni di correlazione, rilassamento, defasamento. Forme di riga e funzioni di correlazione. Modello di Kubo. Rappresentazione di Heisemberg e rappresentazione d’interazione: sviluppo dell’operatore evoluzione temporale. Risposta lineare; matrice densità. Sistema a due livelli: caso dello spin ½. Risonanza magnetica: modello di Bloch. Generalizzazione del modello di Bloch alla spettroscopia ottica. Interazione del sistema molecolare con la radiazione, trattamento perturbativo. Espansione perturbativa della matrice densità: funzione risposta e polarizzazione ai vari ordini perturbativi. Rappresentazione diagrammatica. Suscettività lineare e non lineare. Spettroscopia non lineare. Spettroscopia risolta nel tempo: il “film molecolare”. Aspetti sperimentali: laser e sorgenti coerenti; tecniche di misura. Dinamica delle molecole in fase liquida: effetto Kerr ottico. Spettroscopia eccitazione-sonda: dinamica degli stati eccitati in sistemi biologici. Spettroscopie coerenti di transizioni elettroniche e vibrazionali:,CARS, eco di fotoni, spettroscopie bidimensionali.