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Con el objetivo de radicarnos junto con mi familia en
el NEA, desde inicios del 2007 y gracias a la posibilidad de regresar
al país para trabajar en Investigación y Docencia con un cargo
ordinario de Profesor Titular y dedicación exclusiva en FaCENA-UNNE,
hemos impulsado, con la ayuda de varios colegas del país y del
exterior, la formación de un Grupo de Trabajo para abordar problemas
de física relacionados con el electromagnetismo.
La idea de formar este grupo tiene como objetivo hacer
extensivo a Estudiantes y Colegas del Departamento de Física y de
otras Instituciones Nacionales y Extranjeras, nuestro interés en
algunos temas específicos de investigación en el área del
electromagnetismo aplicado, y así como también nuestra disposición
a conocer problemas nuevos. Sobre todo, aquellos en los que nuestra
experiencia generada nos birnde alguna pista para el abordaje...
Entre los temas en los que hemos trabajado y los
actualmente en desarrollo, mencionamos: propiedades ópticas de
medios inhomogéneos [1,2], propiedades ópticas efectivas de
compuestos [3], propiedades ópticas de nanopartículas [4],
reflectancia de películas muy delgadas [5] y estratificadas [6]. Así
como también, en el diseño de algoritmos y desarrollos teóricos
para el cálculo de la respuesta óptica de metamateriales, cristales
fotónicos y nanoestructuras [7]. Otra propuestas se concentró en el
modelado de la respuesta electrostática de una celda de captura para
iones de compuestos orgánicos volátiles en un modelo macroscópico
[8] y se desea explorar una versión microscópica del mismo..
Una línea de investigación recientemente abierta
trata sobre el diseño de dispositivos “conceptuales” con
respuesta electromagnética predeterminada. Aquí el problema de
interés es entender la interacción de materiales en la escala
nanométrica con el campo cercano. Se propone el desarrollo y la
aplicación de teorías de medios efectivos que permitan caracterizar
la respuesta óptica de dispositivos basados en sistemas
nano-estructurados.
Referencias
[1] G.P. Ortiz, W. Luis Mochán- Scaling condition
for multiple scattering in fractal aggregates, Physica B 338,
103, (2003).
[2] G.P. Ortiz, W. Luis Mochán- Scaling of light
scattered from fractal aggregates at resonance, Phys. Rev. B 67,
184204, (2003).
[3] G.P. Ortiz, C. López-Bastidas, J.A. Maytorena, and
W.L. Mochán- Bulk response of composites from finite samples,
Physica B 338, 54, (2003)
[4] Gonzalez, A.L. and Noguez, C. and Ortiz, G.P. And
Rodriguez-Gattorno, G- Optical Absorbance of Colloidal Suspensions
of Silver Polyhedral Nanoparticles J. Phys. Chem. B, 109,
17512-17517, (2005).
[5] G.P. Ortiz, W. Luis Mochán- Non Additivity of
Poynting Vector Within opaque media, J. Opt. Soc. Am. A, 22,
2827-2837, (2005).
[6] J.A.Olivares, A.Garcia-Valenzuela, F.L.S.Cuppo,
F.Curiel, G.P.Ortiz, and R.G.Barrera- Measurement of low optical
absorption in highly scattering media using thermal lens effect.
Proceedings of 13th ICPP-Journal of Physique IV 25, 153-156
(2005).
[7] G.P. Ortiz, submitted to PRB
[8] G.P. Ortiz et al, submitted to Sens.Actuat. B.
Docencia:
El objetivo central en la labor docente es lograr que
los alumnos adquieran los conceptos físicos y las herramientas
necesarias para abordar y resolver problemas relacionados con el
Electromagnetismo Clásico. También se prevee contribuir a la
formación de recursos humanos mediante las propuestas de tareas
docentes que se describen más abajo. La formación de recursos
humanos comprende en este contexto desde las clases impartidas a los
estudiantes de las carreras de Licenciaturas e Ingeñerias, que deban
llevar asignaturas dictadas por el área, hasta las asesorías y
direcciones de graduados que realicen estudios de posgrado a nivel de
maestrías y doctorados. Esta propuesta se fundamenta en la estrecha
vinculación existente entre los temas de las asignaturas del área y
la temática que forma parte de la experiencia profesional, y que son
los ingredientes básicos en el desarrollo de las actividades de
investigación. El análisis de la interacción de la radiación
electromagnética con la materia nos plantea cuestiones fundamentales
acerca de los fenómenos observados, como por ejemplo, en la
descripción de las propiedades ópticas de diversos compuestos y
materiales. Es allí, en el estudio de tales fundamentos donde la
investigación y la docencia tienen un ámbito común y adecuado para
estudiantes e investigadores
Electromagnetismo
Lic. Cs. Físicas
Esta materia es obligatoria en la carrera y se dicta en
el primer cuatrimestre. Se supone que los estudiantes cuentan con los
conocimientos de cálculo diferencial y vectorial en varias
variables, variable compleja, conceptos básicos de cálculo
tensorial y han llevado con anterioridad un curso introductorio de
electromagnetismo. El programa tiene una carga horariade 6 hs
semanales. A continuación se presenta una propuesta de temas a
desarrollar semanalmente en un curso típico de 16 semanas.
Electrostática. Sistemas de unidades. Ley de
Coulomb. Ley de Gauss. Ley de Ampere. Fuerza de Lorentz.
Ley de Faraday. Ley de
Ampere-Maxwell. Ecuación de continuidad. Ecuaciones de Maxwell
microscópica y macroscópica
Soluciones analíticas de la ecuación de Laplace
y Poisson en coordenadas apropiadas para la geometría del problema.
Métodos de solución de problemas en
electrostática. Método de imágenes y Teoremas de Green.
Fuerza y torca sobre una distribución de fuentes
localizadas en presencia de un campo externo. Desarrollo
multipolares. Cargas y corrientes inducidas en un medio material.
Magnetostática.
Ecuaciones de Onda en el vacio y en un medio sin
dispersión. Potenciales. Transformaciones de Medida. Simetrías.
Funciones de Green en la solución.
Repaso. Consultas. Primer Parcial
Propiedades mecánicas de los campos
electromagnéticos. Conservación de la energía. Teorema de
Poynting. Conservación del impulso lineal. Tensor de Maxwell.
Presión de radiación.
Aproximación cuasiestática. Ondas planas.
Problemas de contorno. Condiciones cinemáticas. Coeficientes de
Fresnel. Matrices de transferencia. Filtros ópticos.
Conservación de la energía en la interfase entre
dos dieléctricos isótropos. Reflexión total. Ondas evanescentes.
Reflexión total atenuada, ángulo de Brewster.
Relatividad. Invariancia de Galileo y de Lorentz
en relación a la electrodinámica. Cuadrivectores y cuadritensores.
Cinemática relativista.
Dinámica relativista. Fuerza de Lorentz
covariante y el tensor electromagnético. Transformaciones de
Lorentz de los campos. El cuadripotencial.
El campo de las cargas en movimiento. Los
potenciales retardados. El potencial de Lienard-Wiechert.
Radiación de ondas electromagnéticas. El campo
de un sistema de cargas visto muy lejos. Radiación dipolar
Radiación cuadrupolar y multipolar. El potencial
de Hertz.
Repaso. Consultas. Segundo Examen Parcial
Se puede
recuperar una vez cada parcial y se debe lograr la aprobación de
estos para poder presentar el examen final. En la evaluación del
curso se solicitará al alumno que entregue de una cantidad
estipulada de ejercicios seleccionados (aproximadamente un par por
unidad temática) de la guía de trabajos prácticos
propuesta. También se prevee la aprobación del curso mediante un
trabajo especial para aquellos alumnos que aprueben de manera
sobresaliente los parciales. El tema especial será seleccionado por
el alumno sobre la siguiente lista de temas especiales.
Temas
Especiales
Temas especiales de Electro para quienes aprueben
parciales de manera excelente.
Generalizar el teorema de conservacion local
para encontrar una ley de conservación del Momento Angular
Electromagnético y Mecánico. Describir el tensor de flujo de
momento angular.
Que son los Potenciales de Hertz, para que
sirven? Presentar algún ejemplo donde se aprecie su utilización. O
bien, aplicarlos para estudiar el problema de la reacción radiativa
(autocampo).
Para los amantes de las matemáticas aplicadas.
Estudiar el teorema de Keller sobre la reciprocidad en sistemas
compuestos binarios. El tablero de ajedrez.
Teorema Hashin-Strickman sobre las cotas para
la permitividad y permeabilidad de sistemas compuestos.
Teorema de Bergman-Milton-Fuchs sobre la
representación espectral. Ejemplos.
Propuesta
a nivel de Posgrado
Para aquellos graduados que deseen realizar una
maestría y/o doctrorado en el área se proponen los siguientes temas
de investigación.
Estudio de la correlación entre formas
geométricas y el tipo de pasivadores empleado en la síntesis de
nanopartículas de metales nobles.
Función espectral para un sistema de tres
componentes: Nanopartículas soportadas.
Fuerzas de Casimir y Nanopartículas soportadas:
El problema del transductor y la muestra analizada.
Interacciones de largo alcance sin truncamientos
Vs. interacciones de corto alcance en el problema del esparcimiento
de luz por agregados coloidales.
Interacciones de orden mayor al dipolar para
nanopartículas con formas geométricas faceteadas Vs. formas
esféricas.
Efectos de orden mayor al dipolar en el estudio de
las propiedades ópticas de agregados fractales: Consecuencia en el
escalamiento de la luz dispersada.
Propiedades ópticas de medios inhomogeneos
absorbentes. Teoría de Transferencia Radiativa y Simulaciones
Montecarlo. Corrección de la aproximación difusa en la formulación
de una teoría de dos flujos.
Bibliografía
J. D. JACKSON, Classical Electrodynamics, third
ed., John Wiley \& Sons,Inc., New York, NY (1999).
L. D. LANDAU AND E. M. LIFSHITZ, The Classical
Theory of Fields, fourth revised English ed., vol. 2 of Course of
Theoretical Physics, Pergamon Press, Ltd., Oxford (1975).
W. K. H. PANOFSKY AND M. PHILLIPS, Classical
Electricity and Magnetism, second ed., Addison-Wesley Publishing
Company, Inc., Reading, MA (1962).
J. A. STRATTON, Electromagnetic Theory,
McGraw-Hill Book Company, Inc., New York, NY and London (1953).
R. H. GOOD and T. J. NELSON, Classical Theory of
Electric and Magnetic Fields, Academic, New York, (1971).
L. D. LANDAU, E. M. LIFSHITZ and L. P. PITAESVSHII
(vol. 8), Electrodynamics of Continuous Media, 2nd ed., Pergamon,
Oxford, (1984).
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