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

Lezioni frontali ed esercitazioni. Attività di laboratorio con esecuzione individuale di esperimenti di elettromagnetismo e di ottica. Analisi dei dati sperimentali con semplici procedure software.

Teaching Methods

Class lectures and tutorials. Practical experience carrying out, individually, some electromagnetism and optics experiments. Analysis of experimental data with computer software.

Prerequisiti

Conoscenze di base di: fisica generale, teoria degli errori, trattamento dati sperimentali

Prerequisites

basic knowledge of: general physics, experimental data and error analysis

Verifiche dell'apprendimento

Per 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

For 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 Parte teorica 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 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 Theoretical part 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.