LABORATORIO DI FISICA 2 MOD. 2
cod. 1004556

Anno accademico 2017/18
2° anno di corso - Secondo semestre
Docente
Settore scientifico disciplinare
Fisica sperimentale (FIS/01)
Field
Sperimentale e applicativo
Tipologia attività formativa
Caratterizzante
62 ore
di attività frontali
6 crediti
sede: PARMA
insegnamento
in ITALIANO

Modulo dell'insegnamento integrato: LABORATORIO DI FISICA 2

Obiettivi formativi

Gli argomenti trattati nel corso sono presentati dando rilievo agli aspetti fenomenologici dell'ottica geometrica, ottica fisica e alcuni aspetti dell'elettromagnetismo, privilegiando le problematiche insite nella verifica sperimentale delle leggi fisiche discusse. Si cerca di migliorare e stimolare
(a) apprendimento e approfondimento di concetti di ottica ed elettromagnetismo
(b) acquisizione di manualità nell'utilizzo di strumentazione elettronica e ottica
(c) capacità di osservare e riconoscere i fenomeni.
La verifica dell'apprendimento mira a accertare sia il grado di conoscenza teorico e la comprensione degli argomenti trattati (conoscenze e capacità di comprendere), ma anche la capacità di impostare la verifica sperimentale di un fenomeno fisico (competenze), la capacità di implementare in modo autonomo e critico gli esperimenti proposti e discuterne in modo chiaro lo svolgimento (autonomia di giudizio e abilità comunicative).

Prerequisiti

Frequenza dei corsi di Laboratorio di Fisica 1 e del modulo 1 del Laboratorio di Fisica 2.

Contenuti dell'insegnamento

Esperimenti di elettromagnetismo e ottica.

Programma esteso

ELETTROMAGNETISMO
• Rumore elettronico (argomento specifico del corso). Sorgenti di rumore. Spettro di rumore e sua misura. Controllo del rumore e possibili fonti di errori sistematici.
• Forza elettromotrice indotta. Richiami di teoria: campo magnetico generato da una spira, corrente indotta; il campo magnetico terrestre. Presentazione delle esperienze: misura della corrente indotta in una spira, misura del campo magnetico di una spira, del campo magnetico terrestre locale, del componente orizzontale.
• Risposta al campo elettrico. Richiami di teoria: la conducibilità elettrica e l’effetto Hall. La misura del coefficiente di Hall e della mobilità elettronica. Il gaussmetro. Presentazione delle esperienze: misura di resistività e coefficiente di Hall in un materiale.

OTTICA
• Richiami di teoria sulle onde elettromagnetiche e proprietà.
• Le sorgenti di luce (argomento specifico del corso): principio di funzionamento (lampade a incandescenza, a scarica, LASER) e proprietà della radiazione emessa.
• I rivelatori di luce e principio di funzionamento (argomento specifico del corso): rivelatori termici e fotonici; fotodiodi, fototubi, fotomoltiplicatori, bolometri.
• Ottica geometrica (argomento specifico del corso). Le leggi di Snell. Formazione delle immagini per riflessione-rifrazione da superfici piane e curve. Lo specchio sferico e il diottro sferico. Le lenti sottili, i sistemi di lenti, le aberrazioni. La dispersione. Presentazione delle esperienze: misura della lunghezza focale di sistemi ottici centrati riflettenti e rifrangenti, stima dell’ingrandimento trasversale. Taratura di uno spettrometro a prisma.
• La polarizzazione e metodi di polarizzazione: richiami di teoria. Lamine dicroiche e lamine birifrangenti. Presentazione delle esperienze: verifica della legge di Malus, determinazione dell’angolo di Brewster di un materiale e derivazione dell’indice di rifrazione.
• Ottica fisica. Richiami di teoria: onde elettromagnetiche e coerenza spaziale e temporale. Interferenza e diffrazione. Interferenza da fenditura singola e multipla. Il reticolo di diffrazione. Reticoli di diffrazione in trasmissione e in riflessione. Presentazione delle esperienze: interferenza da doppia fenditura, interferometro di Michelson, caratterizzazione di reticoli in riflessione e in trasmissione, acquisizione dello spettro di emissione di lampade a incandescenza e a scarica usando uno spettrometro a reticolo. Filtri colorati
• Metodi di misura della lunghezza d’onda (argomento specifico del corso): confronto fra sistemi dispersivi e interferenziali. Potere risolutivo e potere dispersivo. Analisi critica della possibilità di risolvere il doppietto del sodio con i sistemi sperimentali usati nel corso.

Bibliografia

Nessun testo stampato; si veda il materiale didattico sul sul portale ELLY DiFeST (http://elly.difest.unipr.it/2015/course/view.php?id=92).

Metodi didattici

Le lezioni conterranno sia brevi cenni teorici all'ottica e all'elettromagnetismo che sperimentazione diretta da parte degli studenti, con discussione dei risultati. Su alcuni argomenti sarà proposta la discussione di esercizi scritti. Gli esperimenti di laboratorio saranno svolti in autonomia, dagli studenti in gruppi di lavoro; per ogni esperimento saranno richieste relazioni scritte.
Il materiale didattico per lo studio teorico, le schede guida agli esperimenti ed il calendario dettagliato delle attività sono forniti dal docente.

Modalità verifica apprendimento

La prova d'esame richiede la preliminare presentazione delle relazioni sulle esperienze svolte durante il corso e consiste in una prova pratica individuale, un breve test scritto con quesiti a risposta aperta di carattere pratico-applicativo e una prova orale.
Nella prova orale si richiede la discussione di alcuni dei questiti posti nel test, delle tematiche proposte nel corso (in particolare gli argomenti specifici del corso), con particolare attenzione all’argomento oggetto della prova pratica. Si richiede la capacità di commentare in modo critico le relazioni presentate sugli esperimenti svolti durante il corso.
La valutazione complessiva è definita sulla base di: accuratezza delle relazioni [20%]; esito della prova pratica svolta (quale prova di autonomia nello svolgimento di un esperimento) [20%]; completezza della preparazione, il senso critico e la proprietà di linguaggio mostrate nella prova orale (e test) [60%]. Per superare l'esame è necessario aver partecipato all'80% delle esperienze, aver consegnato le relazioni, effettuate le prove richieste, mostrando, in particolare alla prova orale sufficiente livello di comprensione degli argomenti.

Altre informazioni

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