Obiettivi Formativi

Mod. A Fornire conoscenze sullo: studio sperimentale di circuiti a parametri concentrati in corrente continua ed in corrente alternata (RC, RL, RLC). Circuiti a parametri distribuiti : linee di trasmissione e determinazione dell’impedenza in funzione della frequenza. Determinazione delle proprietà dielettriche dei materiali. Mod. B Apprendimento dei principi dell’ottica geometrica e fisica mediante l’esecuzione di esperienze di laboratorio su formazione immagini, dispersione, diffrazione, interferenza, polarizzazione e spettroscopia. Conoscenza ed uso di semplici dispositivi ottici. Sviluppo di capacità di analisi dei dati sperimentali.

Learning Goals

Mod.A To provide knowledge on: experimental study of circuit in continuous and alternating current (RC, RL, RLC). Distributed parameter circuits: transmission lines and impedance as a function of frequency. Dielectric properties of materials. Mod. B Knowledge of the fundamentals of physical and geometrical optics by carrying out laboratory experiments on optical imaging, dispersion, diffraction, interference, polarization and spectroscopy. Knowledge and use of simple optical devices. Capability to carry out experimental data analysis.

Metodi didattici

Mod. A L’interazione continua con gli studenti attraverso discussione in aula di tesine e di progetti di misurazioni che gli studenti intendono condurre in laboratorio consente una riflessione critica sulla struttura della Fisica come scienza sperimentale. A tale scopo le esercitazioni di laboratorio comprendono: a) misurazioni intese come verifica di leggi fisiche b) misurazioni interamente progettate e realizzate dagli studenti. I dati sperimentali, automaticamente acquisiti su computer, vengono elaborati dagli studenti utilizzando i principali programmi di best-fit. Mod.B Lezioni frontali ed esercitazioni. Attività di laboratorio con esecuzione individuale di esperimenti di ottica. Analisi dei dati sperimentali con semplici procedure software.

Teaching Methods

Mod. A The constant interaction with students through discussion of dissertations and measurement projects allows a critical reflection on the structure of Physics as experimental science. To this end, laboratory tasks include: (a) measurement as test of physics laws (b) measurement entirely planned and realised by students. Experimental data, automatically inserted in the computer, are elaborated by students by using the main best-fit programmes. Mod. B Class lectures and tutorials. Practical experience carrying out, individually, some optics experiments. Analysis of experimental data with computer software.

Prerequisiti

Elettromagnetismo (grandezze elettriche) Conoscenze di strumentazione elettronica di base (voltmetri, oscilloscopi, alimentatori)

Prerequisites

Electromagnetism (electrical quantities) Basic knowledge of electronic instrumentation (power supply, voltmeter, oscilloscope)

Verifiche dell'apprendimento

Mod. A La verifica dell'apprendimento consiste nello svolgimento di una prova pratica di laboratorio cui segue una discussione sugli argomenti di fisica trattati durante il corso Mod. B Al termine di ciascun esperimento lo studente predispone una dettagliata relazione sui metodi sperimentali e sulla relativa analisi dati. L'esame orale riguarderà gli argomenti del corso e l'attività di laboratorio. Il punteggio finale tiene conto sia dell'esame orale che della valutazione delle relazioni sugli esperimenti.

Assessment

Mod. A he learning test consists in performing a laboratory task followed by a discussion on the topics dealt with during the course. Mod. B After each laboratory experiment students must present a detailed written report on the measurement methods and the relevant data analysis. The oral examination is about the course's contents and laboratory experience. The final mark takes into account both the oral examination and the lab-reports evaluation.

Programma del Corso

Mod. A Generatori ideali e reali di corrente, di tensione e di potenza Circuiti potenziometrici, Oscilloscopio. Strumenti analogici e digitali. Circuiti elettrici. Impedenza elettrica Z(ω) di un circuito. Metodo simbolico per i circuiti in corrente alternata. Analogie elettromeccaniche. Misure di fase - Figure di Lissajous. Propagazione di un’onda elettromagnetica in un mezzo dielettrico e definizione della quantità ε(ω). Strutture periodiche e linee di trasmissione - Linea coassiale. Prove pratiche Uso dell’oscilloscopio. Visualizzazione di forme d’onda. Confronto di tensioni variabili. Misure di fase. Figure di Lissajous. Circuiti RC , RL , LC, RLC in fase transitoria ed in fase forzata. Risonanza elettrica ed antirisonanza. Linee di trasmissione Uso di un misuratore di impedenza per la determinazione della funzione ε(ω) nel range di frequenze 10 Hz – 106Hz. Mod. B Ottica geometrica (fenomeni di riflessione e rifrazione della luce, specchi, lenti, prismi). Ottica fisica (propagazione ondulatoria, interferenza, diffrazione, polarizzazione). Spettroscopia ottica (fenomeni di assorbimento della luce, legge di Lambert-Beer) Cenni su sorgenti di luce a diodi laser e LED e su rivelatori a semiconduttore. Elaborazione dati sperimentali: Errori nelle misure, valore medio, deviazione standard, presentazione dei dati sperimentali, strumenti di misura, densità e distribuzioni di probabilità, valore atteso e varianza, principio della massima verosimiglianza, metodo dei minimi quadrati. Utilizzo del foglio di calcolo per l’analisi dati. Esperienze di laboratorio su determinazione parametri di semplici sistemi ottici, indice di rifrazione, dispersione, coefficiente di assorbimento molare, emissione spettrale, diffrazione, rotazione piano di polarizzazione.

Course Syllabus

Mod. A Ideal and real generators of current, voltage and power circuits, potentiometric, oscilloscope. Analogue and digital instruments. Electrical circuits. Electrical impedance Z (ω) of a circuit. Symbolic method for alternating current circuits. Mod. B Geometrical optics (light reflection and refraction effects, mirrors, lenses, prisms). Physical optics (wave propagation, interference, diffraction, polarization). Optical spectroscopy (light absorption effects, Lambert-Beer’s law). Outline of laser diodes and LEDs optical sources and of semiconductor detectors. Experimental data analysis: measurement errors, mean value, standard deviation, data presentation, measuring instruments, probability densities and distributions, expected value and variance, maximum likelihood, least-squares method. Spreadsheet software use for data analysis. Laboratory experiments on the determination of simple optical systems parameters, refraction index, deispersion, molar absorption coefficient, spectral emission, diffraction, polarization plane rotation.