CAPITOLO 1. Diffrazione

Richiami sui fenomeni di diffrazione. Le trattazioni approssimate. Sviluppo in onde piane. Il principio dell'interferenza inversa. Il principio di Babinet. Primi esempi (Reticoli. Reticolo mobile. Lastra a zone di Fresnel sinusoidale). Esempi di processi di propagazione. Fasci a sezione invariante. Campi omogenei. Coniugazione di fase. Diffrazione inversa. Formule di Rayleigh-Sommerfeld, principio di Huygens-Fresnel,formula di Helmhotz-Kirchhoff). Propagazione di campi policromatici. Diffrazione da cilindro. Diffrazione da semipiano. Diffusione da mezzi non omogenei (Impostazione del problema. Prima approssimazione di Born. Il problema inverso della diffusione). Appendice (Riflessione e rifrazione di onde piane). Cenni bibliografici. Problemi. Soluzioni.

CAPITOLO 2. Ottica di Fresnel

Introduzione. La derivazione tradizionale dell'approssimazione di Fresnel. Il limite di campo lontano. Approssimazione di Fraunhofer. Diffrazione da apertura rettangolare. Diffrazione di Fresnel e Fraunhofer in coordinate cilindriche. Diffrazione da foro circolare e da disco opaco. Zone di Fresnel. Leggi di scala per la diffrazione alla Fresnel e alla Fraunhofer. Variazioni di larghezza di un fascio luminoso. Equazione d'onda parassiale e approssimazione di Fresnel. Onde piane in approssimazione parassiale e effetto Talbot. Fasci gaussiani. Fasci gaussiani di ordine superiore. Fasci gaussiani astigmatici. Risonatori ottici. Le lenti sottili e gli specchi sferici. Effetto di una lente su un fascio gaussiano. Effetto di una lente sulla propagazione di un campo. Formalismo matriciale per i fasci gaussiani. Il fattore M2 di un fascio luminoso. Dispersione e trasformata di Fresnel. Cenni bibliografici. Problemi. Soluzioni.

CAPITOLO 3. Il fenomeno degli speckle

Introduzione. Descrizione probabilistica del campo diffuso. Le funzioni di correlazione nel campo diffuso. Misura della funzione di correlazione R(P1,P2). Densità di probabilità per l'intensità integrata. Appendici (Cammino a caso. Sovrapposizione di campi diffusi indipendenti.). Cenni bibliografici. Problemi. Soluzioni.

CAPITOLO 4. Teoria classica della coerenza

Introduzione. Riepilogo di definizioni e risultati base. Esempi di applicazione (Spettroscopia di Fourier. Applicazioni astronomiche.). Correlazioni di intensità. Fotoconteggi. Coerenza spaziale e densità spettrale incrociata. Teoria modale della coerenza. Esempio di sviluppo modale. Propagazione della densità spettrale incrociata. Cenni bibliografici. Problemi. Soluzioni.

Introduzione. Equazioni di base dell'ottica geometrica. Semplici applicazioni del principio di Fermat. Equazione dei raggi. Esempi. Andamento dell'intensità luminosa. Analisi matriciale dei sistemi ottici. Diaframmi e pupille. Aberrazioni. Analisi delle aberrazioni primarie. Aberrazioni cromatiche. L'interferometro di Ronchi. Cenni bibliografici. Problemi. Soluzioni.

Introduzione. Cristalli anisotropi. Onde piane consentite in un mezzo anisotropo. L'ellissoide degli indici. I raggi e la superficie dei raggi. Rifrazione e riflessione di onde piane. Uso del principio di Huygens. Cristalli uniassici. Cristalli biassici. Dicroismo. Prismi polarizzatori. Lamine di ritardo. Attività ottica. Effetti elettro-ottici. Cristalli liquidi. Effetti magneto-ottici. Modulatori. Coppia meccanica su una lamina birifrangente. Appendici (Stati di polarizzazione. Parametri di Stokes e sfera di Poincarè. Matrici di Jones. Luce parzialmente polarizzata.). Cenni bibliografici. Problemi. Soluzioni.

Introduzione. Immagini in luce coerente. Immagini in luce incoerente. Immagini in luce parzialmente coerente. Gradi di libertà di un'immagine. Potere risolutivo. Superrisoluzione. Deterioramento di immagini. Filtro di Wiener. Elaboratori ottici. Riconoscimento di configurazioni. Visualizzazione di oggetti di fase. Altri esempi di filtraggio. Cenni bibliografici. Problemi. Soluzioni.

Introduzione. Cenni sulle emulsioni fotografiche. Olografia in asse. Olografia fuori asse. Esigenze sperimentali in olografia. Olografia di volume. Teoria delle onde accoppiate. Filtro adattato olografico. Olografia sintetica. Interferometria olografica. Interferometria a speckle. Cenni bibliografici. Problemi. Soluzioni.

Introduzione. Guida planare. Modi di una guida planare. Schema geometrico. Guida simmetrica. Guida asimmetrica. Struttura modale nelle guide planari. Doppia guida planare simmetrica. Accoppiamento modale. Accoppiamento fra i modi di una guida. Accoppiamento codirezionale. Accoppiamento controdirezionale. Guide rettangolari. Comunicazioni su portante ottica. Tipi di fibra. Modi delle fibre a salto d'indice. Dispersione intermodale per fibre a salto d'indice. Dispersione cromatica. Fibre a profilo d'indice graduale. Cenni bibliografici. Problemi. Soluzioni.

Introduzione. Strato piano. Esempi di applicazione. Strutture multistrato. Applicazioni dei multistrati dielettrici. Spettroscopi a reticolo e monocromatori. -interferometro di Fabry-Perot. Filtri interferenziali. L'interferometria. Dispositivi acusto-ottici. Ottiche diffrattive. Reticoli di Dammann. Discretizzazione della fase. Reticolo sinusoidale di fase. Reticoli circolari alla Fresnel. Uso dell'effetto Talbot. Trattazioni vettoriali. Cenni bibliografici. Problemi. Soluzioni.

Introduzione. Notazioni. La delta di Dirac e la funzione pettine. Convoluzione. Esempi di convoluzione. Media mobile. Funzione seno integrale e funzione degli errori. Gli integrali di Fresnel. Correlazione. Esempi di correlazione. Funzioni di Bessel. Funzioni di Bessel modificate. Trasformata e serie di Fourier. Proprietà elementari della trasformata di Fourier. Teoremi di base per la trasformata di Fourier. Esempi di trasformate di Fourier. Relazioni di indeterminazione. Campionamento. Risposta impulsiva e funzione di trasferimento. Trasformata di Hillbert. Trasformata di Fourier in più dimensioni. Teoremi ed esempi per la trasformata di Hankel di ordine zero. Trasformate di Hankel di ordine superiore. Trasformata di Fresnel. Teoremi ed esempi per la trasformata di Fresnel. Trasformata di Fresnel di un pettine. Cenni bibliografici. Problemi. Soluzioni.