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.
Prova orale.
Domande su argomenti del corso.
Lo studente deve dimostrare una sufficiente conoscenza degli argomenti del corso.
Programma del corso
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.