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Oggetto:
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Esperimentazioni II

Oggetto:

Physics Laboratory II

Oggetto:

Anno accademico 2015/2016

Codice dell'attività didattica
MFN0550
Docenti
Prof. Stefania Beolè (Titolare del corso)
Prof. Michela Chiosso (Titolare del corso)
Prof. Riccardo Bellan (Titolare del corso)
Corso di studi
008703 Laurea in Fisica
Anno
2° anno
Periodo didattico
Secondo periodo didattico Terzo periodo didattico
Tipologia
B=Caratterizzante
Crediti/Valenza
12
SSD dell'attività didattica
FIS/01 - fisica sperimentale
Modalità di erogazione
Tradizionale
Lingua di insegnamento
Italiano
Modalità di frequenza
Obbligatoria
Tipologia d'esame
Scritto ed orale
Prerequisiti
Elettricità e magnetismo
Elettromagnetismo e Ottica
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Sommario insegnamento

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Obiettivi formativi

Primo Modulo: Elettrotecnica

Fornire le nozioni fondamentali delle reti elettriche per il funzionamento e
per l'utilizzo di strumenti di misura elettronici: tester, oscilloscopi
analogici e digitali con FFT, generatori di funzioni, alimentatori
stabilizzati, ponti RLC. Misure di comportamento e simulazione con CAD
elettronico di circuiti elettrici composti da resistenze, condensatori,
induttanze e diodi. Misure con trasduttori di parametri fisici: estensimetri
e celle solari. Capacita' di risolvere problemi di fisica e non. Gli studenti
apprendono l'uso ed i limiti della strumentazione elettronica di base
necessaria per misure elettriche ed elettroniche. La prima parte del
corso, denominata modulo I (Elettromagnetismo) oppure laboratorio III
consiste di 9 esperienze il cui elenco si trova in "materiale didattico".

Secondo Modulo: Ottica e Fisica Moderna

Lo scopo del modulo è imparare ad operare autonomamente in laboratorio svolgendo esperienze fondamentali nella storia della fisica classica, in particolare nell'ottica geometrica e fisica. Gli strumenti a disposizione sono basati sugli elementi fondamentali dell'ottica: lenti, prismi, interferometri, reticoli di diffrazione, polarimetri. Inoltre verrà richiesto di dimostrare di aver acquisito le nozioni relative all'analisi dei dati raccolti in laboratorio e di essere in grado di utilizzarli per stilare un resoconto dettagliato dell'esperienza. 

Per partecipare con profitto alla presa dati è indispensabile aver preparato l'esperienza in anticipo, studiando con attenzione l'apparato sperimentale e riportandone le caratteristiche fondamentali sul logbook. Per l'analisi dati di ciascuna esperienza verrà fornita una traccia non vincolante. Si lascia allo sperimentatore la libertà di analizzare i dati al meglio, a seconda dell'esperienza e dei dati raccolti.

 

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Risultati dell'apprendimento attesi

Primo Modulo: Elettrotecnica

Fornire le nozioni fondamentali delle reti elettriche per il funzionamento e per l'utilizzo di strumenti di misura elettronici: tester, oscilloscopi analogici e digitali con FFT, generatori di funzioni, alimentatori stabilizzati, ponti RLC. Misure di comportamento e simulazione con CAD elettronico di circuiti elettrici composti da resistenze, condensatori, induttanze e diodi. Misure con trasduttori di parametri fisici: estensimetri e celle solari. Capacita' di risolvere problemi di fisica e non. Gli studenti apprendono l'uso ed i limiti della strumentazione elettronica di base necessaria per misure elettriche ed elettroniche. La prima parte del corso, denominata modulo I (Elettromagnetismo) oppure laboratorio III consiste di 9 esperienze il cui elenco si trova in "materiale didattico".

Secondo Modulo: Ottica e Fisica Moderna

 Acquisire la capacità di approcciare in modo critico le esperienze di laboratorio. Al termine del corso gli studenti dovranno essere in grado di discutere e approfondire le esperienze di ottica e fisica moderna, dettagliando i problemi riscontrati, la possibilità o meno di adottare un approccio statistico, spiegare le eventali sorgenti di errori sistematici e quotarne l'incidenza sul risultato finale.

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Modalità di insegnamento

Lezioni frontali introduttive:

richiamo di concetti di base, descrizione delle esperienze

ESERCITAZIONI IN LABORATORIO: 

sessioni interattive di 2 o 4 ore per lo svolginemto di ciascuna esperienza

analisi dei dati (svolta in autonomia e/o in laboratorio col supporto del docente)

 

 

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Modalità di verifica dell'apprendimento

Scritto, prova pratica ed orale.

Il superamento dello scritto permette di accedere alla prova pratica, il cui risultato verrà discusso all'orale.

 

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Programma

  I Modulo:

Uso dell' oscilloscopio e strumenti di misura elettrica. Misura di parametri fondamentali: Resistenze, Condensatori ed Induttanze. Filtri e sviluppo in serie di Fourier. Caratteristica di diodi al silicio e led. Raddrizzamento di tensioni alternate. Caratteristica di una cella solare e rendimenti esempio di trasduttori e sua applicazione (estensimetri). Teoremi fondamentali dell'elettrotecnica e il calcolo simbolico per tensioni alternate sinusoidali.

Esperimenti:

1. Oscilloscopio e ciclo di isteresi

2.Caratteristica di una lampadina, resistenza interna di voltmetri

3. Rifasamento efiltri RLC

4. Caratteristica di diodi

5. Estensimetri, ponte di Wheatstone

6. Filtri circuiti RC

7. Pannello fotovoltaico

8. Caratteristica di un transistor BJT

9. Amplificatore a transistor: guadagno e banda passante

II Modulo

Ottica geometrica: natura e propagazione della luce e approssimazioni dell’ottica geometrica,indice di rifrazione, riflessione e rifrazione, riflessione totale, prisma, specchi piani e sferici, diottro sferico, lenti sottili, sistema formato da due lenti sottili, sistema diottrico centrato generico.

Ottica fisica (la teoria di queste parti e’ trattata piu’ diffusamente nel corso di Elettromagnetismo e Ottica): Interferenza, diffrazione, reticolo di diffrazione, polarizzazione della luce, prisma di Nicol, lamine a quarto d’onda e a mezz’onda

Fisica Moderna: La costante di Planck.

Esperimenti: 

  1. Misura della distanza focale di una lente convergente e di una lente divergente

  2. Misura dell’indice di rifrazione del plexiglass (prisma)

  3. Misura dell'indice di rifrazione del vetro in funzione della lunghezza d'onda
  4. Misura del coefficiente di estinzione di un liquido, legge di Malus, reticolo, lamine

  5. Polarimetro di Laurent

  6. Taratura di uno spettroscopio e misura di lunghezze d’onda

  7. Interferometro di Michelson

  8. Determinazione della costante di Planck

Use of the oscilloscope and of electrical measurement instruments. Measurement of fundamental parameters: Resistors, capacitors and inductances. Filters and Fourier series developments. Characteristics of silicon diodes and LEDs. Rectification of alternating voltages. Characteristic of a solar cell and efficiency. Examples of transducers and their application (extensometers). Fundamental theorems in electrical engineering and symbolic calculation for alternating sinusoidal voltages.

 

 

Geometric optics: nature and propagation of light and geometric optics approximations, refractive index, reflection and refraction, total reflection, prisms, plane and spherical mirrors, spherical dioptre, thin lenses, system consisting in two thin lenses, generic centred dioptre system.

 

Physical optics:(the theory of these topics is dealt with in detail in the “Electromagnetism and Optics” course): Interference, diffraction, diffraction reticulum, polarization of light, Nicol prism, quarter wave and half wave plates.

 

Moden physics:

Planck’s constant.

 

Experiments:

1-      Measurement of the focal distance of a convergent and of a divergent lens

2-      Measurement of the refractive index of plexiglass (prism)

3-      Measurement of the refractive index of glass as a function of the light wavelenght

4-      Measurement of the extinction coefficient of a liquid, Malus law, reticulum, laminae

5-      Laurent Polarimeter

6-      Spectroscope calibration and measurement of wavelengths

7-      Michelson interferometer

8-       Determination of Planck’s constant

 

Testi consigliati e bibliografia

Oggetto:

 Spiegazioni delle esperienze ed esercizi risolti sono disponibili in rete in "Materiale Didattico".

Primo Modulo, Testi consigliati:

1. "The Analysis and design of Linear Circuits"; Roland E. Thomas, Albert J. Rosa, Gregory J. Toussaint; John Wiley & Sons

2. "Introductory Circuit Analysis"; Robert L. Boylestad; Pearson

Secondo Modulo, Testi consigliati:

Testi di Fisica II in uso presso il corso di laurea: Mencuccini Silvestrini; Nigro Voci.

Fundamental of Optics, Jenkins & White

 

 



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Orario lezioni

GiorniOreAula
Lezioni: dal 13/01/2016 al 23/06/2016

Nota: Orario visualizzabile alla sezione "Orario lezione"

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Moduli didattici

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Ultimo aggiornamento: 17/06/2015 14:24