Obiettivi formativi
Il modulo di Fisica Applicata II si inserisce nel Corso Integrato di Scienze Chimico-Fisiche e Sperimentali ed intende dare una formazione di base che consiste nella conoscenza e comprensione di principi fisici di base propedeutici per altre importanti discipline del Corso di Laurea, quali Fisiologia, Fisica Sanitaria, Radioprotezione, Radiazioni non Ionizzanti, Campi Elettromagnetici, ecc., che sulla fenomenologia fisica si fondano o di essa fanno frequente uso.
Il corso si ripromette altresì di dare i rudimenti concettuali necessari per una comprensione pur sommaria di alcune importanti tecnologie di uso sempre più di frequente in campo medico e tecnologico. In questo senso, il corso il corso si prefigge anche lo scopo di sviluppare l'attitudine dello studente allo studio indipendente ed all'aggiornamento continuo sull'applicazione di tecniche fisiche in diversi campi dell'attività umana.
Come ultima finalità, ma forse la più importante, il corso si prefigge di dare allo studente uno stimolo per il raggiungimento di una maggiore confidenza su concetti di uso comune, ma non sempre sufficientemente chiariti dagli studi pregressi, quali: luce e sue manifestazioni anche in relazione alla struttura dell'occhio e ai suoi difetti fisici, fondamenti dei fenomeni elettrici, magnetici e nucleari, le leggi che governano potenziali e correnti, radiazioni elettromagnetiche e nucleari, perturbazioni indotte nei mezzi attraversati e aspetti di rivelazione e controllo.
Prerequisiti
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Contenuti dell'insegnamento
Il modulo di Fisica Applicata II tratterà i principi fondamentali dell'elettromagnetismo e dell'ottica.
Verranno di volta in volta sottolineate le principali applicazioni e conseguenze sulla fisiologia del corpo umano ed in ambito medico. In particolare, verranno approfonditi aspetti relativi agli effetti delle correnti sul corpo umano, ed all'uso delle radiazioni in campo diagnostico e terapeutico.
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
Appunti di lezione.
Bersani, Bettati, Biagi, Capozzi, Feroci, Lepore, Mita, Ortalli, Roberti, Viglino, Vitturi: Elementi di Fisica, Ed. Piccin Nuova Libraria (Padova).
Scannicchio: Fisica Biomedica, Ed. EdiSES (Napoli).
Giambattista, McCarthy Richardson, Richardson: Fisica Generale, Ed. McGraw-Hill (Milano).
Metodi didattici
Durante le lezioni frontali verranno illustrati e commentati gli argomenti contenuti nel programma del modulo. L'enfasi sarà posta sulle applicazioni dei principi fisici fondamentali alla biologia ed alla medicina, e si forniranno esempi di come l'applicazione di tali principi possa portare a formulare previsioni quantitative su fenomeni fisiologici e patologici. In alcuni casi selezionati, verrà illustrata la dimostrazione di principi fisici di base, allo scopo di introdurre gli studenti alla pratica del pensiero logico e del metodo sperimentale.
Modalità verifica apprendimento
L'accertamento del raggiungimento degli obiettivi previsti sarà contestuale per i moduli di Fisica Applicata I e Fisica Applicata II e prevede una prova scritta, consistente principalmente in quesiti a risposta aperta su argomenti trattati nel corso. In questo modo, verrà accertata la conoscenza e la comprensione, da parte dello studente, sia dei principi teorici che delle loro conseguenze in ambito pratico.
La prova scritta prevederà anche la risoluzione di uno o più problemi, per verificare il raggiungimento dell'obiettivo della capacità di applicare le conoscenze acquisite ad una situazione simulata ma realistica.
La valutazione collegiale degli elaborati attribuirà lo stesso peso alle risposte ai quesiti a risposta aperta ed ai problemi proposti.
Altre informazioni
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Obiettivi agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile
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