Obiettivi formativi
I contenuti più specifici del corso sono essenzialmente volti a descrivere gli aspetti di base della Fisica riguardo alle proprietà elettriche, magnetiche e radiative, con un duplice scopo: 1) dare gli elementi propedeutici necessari per le altre discipline del corso di Laurea che hanno dirette basi fisiche o che di concetti fisici fanno frequente uso implicito, come Chimica, Biologia, Biochimica, Fisiologia,Strumentazione I e II, ecc. 2) portare lo studente ad un maggiore grado di confidenza riguardo a fenomenologie di uso quotidiano, ma non sempre chiare, come: luce e sue proprietà, anche in riferimento agli strumenti ottici più comuni, e difetti fisici dell'occhio; forze elettriche e magnetiche; leggi che governano potenziali e correnti; gli ingredienti elettrici e magnetici di base; le sostenziali differenze tra il caso continuo e quello alternato; caratteristiche di un campo elettromagnetico e sua propagazione; strutture atomica e nucleare con particolare riguardo alle emissioni di radiazione x, alfa, beta e gamma; perturbazioni indotte dalla radiazione nella materia; metodi di rivelazione e controllo.
Prerequisiti
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Contenuti dell'insegnamento
Elettricitá e Magnetismo:
Carica elettrica e legge di Coulomb - Costante dielettrica - Campo elettrico - Lavoro
elettrico e potenziale elettrostatico - Volt - Campo e potenziale dipolare e da doppio
strato - Elettrocardiogramma (cenni) - Teorema di Gauss e sue applicazioni notevoli
- La gabbia di Faraday - Induzione elettrostatica e polarizzazione del mezzo -
Condensatore e capacitá elettrica - Condensatori in serie e parallelo - Intensitá di
corrente e densità di corrente - Legge di Ohm e resistenza - Resistenze in serie e
parallelo - Forza elettromotrice - Leggi di Kirchhoff - Effetto termico della corrente -
Conduzione nei liquidi - Passaggio della corrente nel corpo umano - Cenni sulla
struttura elettronica di isolanti, conduttori e semiconduttori - Campo magnetico e
forze su correnti e magneti - Legge di Biot e Savart - Permeabilitá magnetica -
Teorema della circuitazione di Ampère - Solenoide - Induzione elettromagnetica e
leggi di Faraday/Lenz - Coefficiente di autoinduzione - Tensione e corrente
alternata - Impedenza e potenza AC dissipata - Onde elettromagnetiche - Effetto
fotoelettrico e fotone - Effetto termoelettronico.
Ottica
Riflessione, rifrazione e dispersione luminosa - Riflessione totale e fibra ottica -
Endoscopio (cenni) - Elementi di analisi spettrale - Sistema ottico, fuochi e potere
diottrico - Lenti sottili e specchi, e costruzione delle immagini - Microscopio
composto - Potere risolutivo - Aberrazioni - L'occhio come sistema diottrico -
Principali ametropie e loro correzione mediante lenti - Carattere ondulatorio della
luce - Diffrazione della luce e legge di Huyghens - Reticolo di diffrazione -
Polarizzazione della luce e polarimetria - Luce laser: produzione, proprietà e
applicazioni in Medicina - Microscopio elettronico (cenni)
Atomo, Nucleo, Radiazioni:
Struttura atomica - Modelli atomici di Bohr e Bohr/Sommerfeld - Emissione e
assorbimento di fotoni, e luminescenza - Raggi X, loro produzione e proprietá -
Processi di assorbimento X nella materia - L'immagine radiologica - Nucleo e
isotopi - Radioattivitá naturale: radiazioni alfa, beta, gamma e proprietà di
assorbimento - Decadimento radioattivo e vita media.
Programma esteso
Ottica: Riflessione e rifrazione – Riflessione totale e fibra ottica – Sistema ottico, fuochi e potere diottrico – Diottro sferico – Lenti sottili, specchi e costruzione delle immagini – Microscopio composto – Potere risolutivo – L’ occhio come sistema diottrico – Principali ametropie dell'occhio e loro correzione mediante lenti – Aspetti ondulatori della luce – La luce laser.
Elettricità, magnetismo e correnti elettriche: Cariche elettriche e legge di Coulomb – Campo elettrico – Lavoro del campo elettrico e potenziale elettrostatico – Campo dipolare – Cenni su fibra muscolare ed elettrocardiogramma – Teorema di Gauss e sue applicazioni – La gabbia di Faraday – Capacità elettrica e condensatore – Intensità di corrente – Cenni sulla struttura elettronica di isolanti, conduttori metallici e semiconduttori – La legge di Ohm – Resistenze in serie e parallelo – Forza elettromotrice – Effetto termico della corrente – Conduzione elettrica nei liquidi – Passaggio della corrente nel corpo umano – Effetto termoionico e fotoelettrico – Campo magnetico e sua azione su correnti e magneti – Legge di Biot-Savart – Teorema della circuitazione di Ampère – Solenoide – Induzione elettromagnetica – Autoinduzione – Tensione e corrente alternata – Impedenza – Onde elettromagnetiche.
Radiazioni: Struttura dell’atomo e del nucleo – Numeri quantici, orbitali elettronici e transizioni – Isotopi instabili e radiazione alfa, beta, gamma – Legge del decadimento radioattivo e vita media – Rivelazione delle radiazioni – Applicazioni biomediche dei radioisotopi - Raggi x (produzione, proprietà e meccanismi di assorbimento nella materia) - L'immagine radiologica - Cenni su TAC e NMR - Cenni di radioprotezione.
Bibliografia
1. Appunti delle lezioni.
2. Bersani, Bettati, Biagi, Capozzi, Feroci, Lepore, Mita, Ortalli, Roberti, Viglino, Vitturi: Elementi di Fisica, Ed. Piccin Nuova Libraria (Padova).
3. Giambattista, McCarthy Richardson, Richardson: Fisica Generale, Ed. McGraw-Hill (Milano).
4. J. Walker: Fondamenti di Fisica, Ed. Zanichelli.
5. Scannicchio: Fisica Biomedica, Ed. EdiSES (Napoli).
6. Risorse e link da Internet.
Metodi didattici
Lezioni frontali
Modalità verifica apprendimento
Esame scritto
Altre informazioni
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