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Laboratorio di Astrofisica

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Astrophysics Laboratory

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Anno accademico 2019/2020

Codice dell'attività didattica
MFN1515
Docenti
Prof. Silvano Fineschi (Titolare del corso)
Dott. Alessandro Bemporad (Assistente)
Corso di studi
008510-102 Laurea Magistrale in Fisica ind. Astrofisica e Fisica Teorica
Anno
1° anno 2° anno 3° anno
Periodo didattico
Terzo periodo didattico
Tipologia
D=A scelta dello studente
Crediti/Valenza
6
SSD dell'attività didattica
FIS/01 - fisica sperimentale
Modalità di erogazione
Tradizionale
Lingua di insegnamento
Italiano
Modalità di frequenza
Facoltativa
Tipologia d'esame
Orale
Prerequisiti
Analisi statistica e degli errori, Analisi di Fourier
Statistics and Error Analysis,
Fourier Analysis
Propedeutico a
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Sommario del corso

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Obiettivi formativi

Approfondimento delle tecniche astronomiche di ottica, fotometria, spettroscopia e polarimetria. Familiarizzazione all'utilizzo di rivelatori CCD per l'astronomia tramite esperienze di laboratorio. Nozioni di acquisizione dati tramite osservazioni di oggetti astronomici al telescopio REOSC presso l'Osservatorio Astrofisico di Torino, Pino Torinese.

In-depth analysis on the astronomical techniques of optics, photometry, spettroscopy and polarimetry. Familiarization with the use of CCD detectors in Astronomy by means of laboratory experiences. Notions of data collection through observations of astronomical objects using REOSC telescope at Turin Astrophysical observatory in Pino Torinese.

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Risultati dell'apprendimento attesi

Conoscenze teoriche su

  • strumentazione astronomica (X, UV, ottico, infrarosso, radio)
  • rivelatori astronomici
  • strumentazione di piano focale (spettroscopi, polarimetri)
  • statistica e riduzione dati delle misure astronomiche

Conoscenze sperimentali (laboratorio) su

  • osservazioni stellari con telescopio presso Osservatorio Astrofisico di Torino, (soggette a meteo)
  • caratterizzazione di camera CCD
  • "astronomical data mining": ricerca in archivi online di dati astronomici con s/w per la loro analisi
  • caratterizzazione spettrometro e misure di spettrometria
  • ray-trace numerico di ottica astronomica

Theoretical knowledge on

  • astronomical instrumentation (X, UV, optic, infrared, radio)
  • astronomical detectors
  • focal plan instrumentation (spectroscopes, polarimeters)
  • statistics and data reduction on astronomical measures

Experimental knowledge (laboratory) on

  • star observations with telescope at Turin Astrophysical Observatory (subject to weather)
  • CCD camera characterization
  • "astronomical data mining": online achives of astronomical data with their data reduction s/w 
  • Spectrometer characterization and spectroscopic measurements
  • numerical ray-trace of astronomical optics

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Modalità di insegnamento

Le modalità d'insegnamento del corso consistono in lezioni di

  • teoria: gli argomenti del programma sono illustrati in aula con la proiezione delle dispense.  
  • sperimentazioni: i moduli sperimentali si svolgono nel laboratorio dell'osservatorio e al telescopio REOSC (soggetto a meteo) - Per ogni modulo sperimentale lo studente slilerà una relazione con i risultati delle misure. 

Classes comprise lessons on

  • theory: the topics of the program are illustrated and discussed in class through slides presentation
  • experiments: lab experiments are carried out at the observatory lab and with the REOSC telescope (subjetc to weather). Students will prepare a report for each experiment, discussing the results of the measurements.

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Modalità di verifica dell'apprendimento

La verifica dell'apprendimento avverrà tramite discussione orale di alcuni argomenti del programma. Inoltre, lo studente illustrerà i risultati di un modulo sperimentale di sua scelta. 

The oral exam will verify the student's understanding of some of the topic of the program. In addition, the student is espected to illustrate the results of one of the lab experiments of his/her choice.

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Attività di supporto

Personale docente dell'Osservatorio Astronomico di Torino e del Dipartimento di Fisica illustrerà con lezioni frontali e con assistenza in laboratorio i moduli sperimentali. 

Teaching assistants of the Osservatorio Astronomico di Torino e del Dipartimento di Fisica will describe the procedures for the lab experiments before personally assting the students during the lab measurements.

 

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Programma

Argomenti delle lezioni

  • Caratteristiche del fotone => osservationi astronomiche => strumentazione
  • Coordinate astronomiche
  • Telescopi
    •   Telescopi ottici (Cassegrain case study)
    •   Aberrazioni ottiche  
    •   Potere risolutivo
    •   Ottica di Fourier optics (introduzione)
    •   Ray-trace numerico (software WinLens)
    •   Non-focussing optics
    •   Telescopi per alte energie
  • Sorgenti di rumore nelle misure astronomiche
  • Statistica delle misure astronomiche e riduzione dati
  • Detectors
    •    Introduzione
    •    Signal-to-noise ratio (SNR) nelle misure, dynamic range
    •    Photoconductive sensors & CCD
    •    Photoemissive & PMT
  • Polarimetria
  • Spectroscopia
  • Radiometria

 Esperimenti di laboratorio (Osservatorio Astrofisico di Torino)

  • Osservazioni stellari con il telescopio REOSC - Oss. Astronomico Torino (soggette a meteo)
  • Ray-trace software del REOSC Morais
  • Caratterizzazione di una camera CCD
  • Strumentazione di piano focale: spettrometro
  • "Data mining" astronomico

 

Classroom topics

  • Photon characteristics => astronomical observations => instrumentation
  • Astronomical coordinates
  • Telescopes
    •   Optical telescopes (Cassegrain case study)
    •   Optical aberrations 
    •   Resolving power
    •   Fourier optics (introduction)
    •   Numerical ray-trace (software Zemax)
    •   Non-focussing optics
    •   High-enegy telescopes
  • Sources of noise in measurements
  • Statistics of astronomical measurements and data reduction
  • Detectors
    •    introduction
    •    signal-to-noise ratio (SNR) in measurements, detectors dynamic range
    •    photoconductive sensors & CCD
    •    photoemissive & PMT
  • Polarimetry
  • Spectroscopy
  • Radiometry

 Laboratory experiments

  • Stellar observations with the REOSC telescope - Oss. Astronomico Torino (subject to weather)
  • Ray-trace software of the REOSC telescope
  • CCD detector characterization
  • Focal-plane instrumentation: spectrometer
  • Astronomical data mining

 

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Testi consigliati e bibliografia

  • Testo: "Astronomy: Principle and Practice", E. Roy and D. Clarke, Institute of Physics Publishing Bristol and Philadelphia. 4th edition.
  • Appunti delle lezioni
  • Materiale distribuito per gli esperimenti

  • Textbook: "Astronomy: Principle and Practice", E. Roy and D. Clarke, Institute of Physics Publishing Bristol and Philadelphia. 4th edition.
  • Lecture notes
  • Material provided for the experiments

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Orario lezioni

GiorniOreAula
Lunedì11:00 - 13:00Aula Avogadro Dipartimento di Fisica
Mercoledì11:00 - 13:00Aula Avogadro Dipartimento di Fisica
Mercoledì14:00 - 18:00

Lezioni: dal 20/04/2020 al 17/06/2020

Nota: Le lezioni del mercoledì si svolgeranno presso l'Osservatorio.

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Note

Nessuna propedeuticità obbligatoria. Frequenza non obbligatoria, ma fortemente consigliata. Le esperienze di laboratorio e le osservazioni al telescopio REOSC presso l'Osservatorio Astrofisico di Torino comportano l'acquisizione di dati che devono essere elaborati e i cui risultati illustrati in rapporti scritti. La presentazione dei rapporti all'esame è obbligatoria. 

No mandatory prerequisites. Attendance at the course is not mandatory, but strongly reccomended. The lab experiences and REOSC telescope observations at Turin Astrophysical Observation imply collection of data which have to be analysed and whose results have to be described in written reports. The presentation of the reports during the exam is mandatory.

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Ultimo aggiornamento: 23/05/2019 19:13
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