Laboratorio di ottica, elettronica e fisica moderna

A.A. 2019/2020
10
Crediti massimi
108
Ore totali
SSD
FIS/01
Lingua
Italiano
Obiettivi formativi
L'insegnamento si propone di fornire agli studenti conoscenze di base su esperienze di ottica, elettronica e fisica moderna. Un primo semestre è dedicato ad esperienze di ottica (geometrica e fisica) e fisica moderna (misura di grandezze fondamentali quali la carica dell'elettrone). Un secondo semestre è dedicato ad esperienze di elettronica.
Risultati apprendimento attesi
Lo studente, al termine del corso, avrà:
1. Fatto esperienza diretta della fenomenologia fisica in campo ottico
2. Appreso la fisica alla base degli esperimenti
3. Appreso i principali metodi di misura (ad esempio misura diretta e indiretta di una grandezza fisica, metodo dello zero, metodo induttivo)
4. Acquisito familiarità con la strumentazione di base utilizzata in ottica (lenti, reticoli, prismi, laser, fenditure, banchi ottici)
5. Acquisito capacità di scelta delle condizioni sperimentali opportune per misurare una certa grandezza fisica con un dato apparato sperimentale
6. Acquisito capacità di approccio sperimentale ad un problema fisico. (Lo studente si confronta con sistemi reali ed impara a valutare entro quali limiti il comportamento di questi ultimi è descrivibile con modelli basati su sistemi ideali)
7. Acquisito capacità di effettuare la taratura di un apparato
8. Acquisito capacità di risolvere semplici circuiti lineari usando la trasformata di Fourier o di Laplace
9. Acquisito capacità di calcolare e misurare la risposta di un circuito semplice a un segnale di ingresso tipico (scalino, impulso, sinusoide) utilizzando strumentazione da laboratorio
10. Appreso il concetto di retroazione (negativa e positiva) e principali utilizzi nei circuiti elettronici
11. Appreso il concetto di impedenza di ingresso e uscita di un circuito
12. Acquisito la capacità di realizzare semplici circuiti utilizzando amplificatori operazionali e componenti passivi, quali amplificatori, filtri attivi, multivibratori
13. Compreso il meccanismo trasmissivo dei segnali in cavi coassiali e del ruolo delle resistenze di terminazione
14. Acquisito capacità di lavorare in gruppo
15. Acquisito capacità di evidenziare fenomeni fisici analoghi in esperimenti diversi
16. Acquisito capacità di analizzare criticamente i dati raccolti
17. Acquisito capacità di stendere una relazione scientifica sull'attività svolta in laboratorio
Programma e organizzazione didattica

CORSO A

Periodo
annuale
Programma
Il corso annuale è suddiviso in due semestri: il primo dedicato a misure di ottica e fisica moderna ed il secondo ad esperienze di elettronica.
Durante il primo semestre, dopo alcune lezioni introduttive sui fenomeni
fisici da studiare e sulla strumentazione, verranno svolte esperienze
volte alla misura di:
-Lunghezze d'onda di luce monocromatica e spettri di emissione di luce non monocromatica mediante l'utilizzo di reticolo e interferometro di Michelson
-Indici di rifrazione dell'aria e del vetro mediante interferometro di Michelson e prisma
-Rapporto tra carica e massa dell'elettrone
-Carica dell'elettrone
-Velocità della luce
-Numero di Avogadro con voltametro

Durante il secondo semestre verranno di volta in volta descritte e realizzate esperienze di elettrologia ed elettronica. Le esperienze, condotte facendo uso di strumentazione elettronica da laboratorio, breadboards, amplificatori operazionali e componenti elettronici vari, sono volte all'approfondimento dei seguenti argomenti:
-Resistività dei materiali, legge di Ohm, leggi di Kirchoff, circuiti equivalenti di Thevenin e Norton
-Calibrazione ed uso di strumentazione elettronica da laboratorio (multimetro, oscilloscopio, generatore di funzione)
-Risposta in frequenza e funzione di trasferimento in circuiti lineari
-Circuiti RC, circuiti risonanti LC/RLC e concetto di impedenza
-Retroazione negativa e positiva: circuiti/sistemi stabili e instabili quali amplificatori lineari e trigger di Schmitt. Amplificatori operazionali e loro impiego.
-Cavi schermati, propagazione del segnale nei cavi, impedenza caratteristica del cavo e sua terminazione
-Rumore elettronico e disturbi (cenni)
Prerequisiti
Nozioni di statistica e teoria degli errori. Conoscenze elementari di ottica (primo semestre) ed elettromagnetismo (secondo semestre)
Metodi didattici
Primo semestre: lezioni frontali introduttive ed esperienze in laboratorio svolte in piccoli gruppi. Secondo semestre: esperienze in laboratorio precedute da spiegazioni introduttive
Materiale di riferimento
E. Acerbi, M.Sorbi "Laboratorio di Fisica" Cusl edizioni
K.C.A. Smith, R.E. Alley, "Electrical Circuits", Cambridge University Press

materiale sul portale Ariel (sito unimi)
Modalità di verifica dell’apprendimento e criteri di valutazione
L'esame si svolge attraverso due prove orali, una sulla parte di ottica e fisica moderna e l'altra sulla parte di elettronica. Tali prove possono essere svolte separatamente, entro un anno l'una dall'altra.
Per quanto riguarda la prova di ottica e fisica moderna, gli studenti dovranno consegnare all'esame le relazioni di tutte le esperienze svolte (una relazione per ogni gruppo di laboratorio). L'esame consiste in un colloquio della durata di circa mezz'ora e prevede la discussione di una o più relazioni.
Durante il colloquio, si accerterà inoltre la conoscenza dei principi fisici coinvolti nelle esperienze e si discuteranno le metodologie sperimentali. Verranno valutate sia le competenze acquisite sia le capacità critiche nella discussione dei problemi affrontati in laboratorio.
La prova focalizzata sull'elettronica consiste nella preparazione e presentazione di una relazione di laboratorio su uno degli argomenti trattati nel semestre e in un colloquio. Il colloquio verte in parte sui punti discussi nella relazione e in parte sul programma. Ogni studente dovrà preparare la propria relazione individualmente. Nell'esame si valuteranno sia le competenze acquisite sia le capacità critiche nella discussione di problemi anche nuovi.
Moduli o unità didattiche
Unita' didattica 1: Ottica e Fisica Moderna
FIS/01 - FISICA SPERIMENTALE - CFU: 5
Laboratori: 42 ore
Lezioni: 12 ore

Unita' didattica 2: Elettronica
FIS/01 - FISICA SPERIMENTALE - CFU: 5
Laboratori: 42 ore
Lezioni: 12 ore
Docente: Pullia Alberto

CORSO B

Responsabile
Periodo
annuale
Programma
Il corso annuale è suddiviso in due semestri: il primo dedicato a misure di ottica e fisica moderna ed il secondo ad esperienze di elettronica.
Durante il primo semestre, dopo alcune lezioni introduttive sui fenomeni
fisici da studiare e sulla strumentazione, verranno svolte esperienze
volte alla misura di:
-Lunghezze d'onda di luce monocromatica e spettri di emissione di luce non monocromatica mediante l'utilizzo di reticolo e interferometro di Michelson
-Indici di rifrazione dell'aria e del vetro mediante interferometro di Michelson e prisma
-Rapporto tra carica e massa dell'elettrone
-Carica dell'elettrone
-Velocità della luce
-Numero di Avogadro con voltametro

Durante il secondo semestre verranno di volta in volta descritte e realizzate esperienze di elettrologia ed elettronica. Le esperienze, condotte facendo uso di strumentazione elettronica da laboratorio, breadboards, amplificatori operazionali e componenti elettronici vari, sono volte all'approfondimento dei seguenti argomenti:
-Resistività dei materiali, legge di Ohm, leggi di Kirchoff, circuiti equivalenti di Thevenin e Norton
-Calibrazione ed uso di strumentazione elettronica da laboratorio (multimetro, oscilloscopio, generatore di funzione)
-Risposta in frequenza e funzione di trasferimento in circuiti lineari
-Circuiti RC, circuiti risonanti LC/RLC e concetto di impedenza
-Retroazione negativa e positiva: circuiti/sistemi stabili e instabili quali amplificatori lineari e trigger di Schmitt. Amplificatori operazionali e loro impiego.
-Cavi schermati, propagazione del segnale nei cavi, impedenza caratteristica del cavo e sua terminazione
-Rumore elettronico e disturbi (cenni)
Prerequisiti
Nozioni di statistica e teoria degli errori. Conoscenze elementari di ottica (primo semestre) ed elettromagnetismo (secondo semestre)
Metodi didattici
Primo semestre: lezioni frontali introduttive ed esperienze in laboratorio svolte in piccoli gruppi. Secondo semestre: esperienze in laboratorio precedute da spiegazioni introduttive
Materiale di riferimento
E. Acerbi, M.Sorbi "Laboratorio di Fisica" Cusl edizioni
K.C.A. Smith, R.E. Alley, "Electrical Circuits", Cambridge University Press
materiale sul portale Ariel (sito unimi)
Modalità di verifica dell’apprendimento e criteri di valutazione
L'esame si svolge attraverso due prove orali, una sulla parte di ottica e fisica moderna e l'altra sulla parte di elettronica. Tali prove possono essere svolte separatamente, entro un anno l'una dall'altra.
Per quanto riguarda la prova di ottica e fisica moderna, gli studenti dovranno consegnare all'esame le relazioni di tutte le esperienze svolte (una relazione per ogni gruppo di laboratorio). L'esame consiste in un colloquio della durata di circa mezz'ora e prevede la discussione di una o più relazioni.
Durante il colloquio, si accerterà inoltre la conoscenza dei principi fisici coinvolti nelle esperienze e si discuteranno le metodologie sperimentali. Verranno valutate sia le competenze acquisite sia le capacità critiche nella discussione dei problemi affrontati in laboratorio.
La prova focalizzata sull'elettronica consiste nella preparazione e presentazione di una relazione di laboratorio su uno degli argomenti trattati nel semestre e in un colloquio. Il colloquio verte in parte sui punti discussi nella relazione e in parte sul programma. Ogni studente dovrà preparare la propria relazione individualmente. Nell'esame si valuteranno sia le competenze acquisite sia le capacità critiche nella discussione di problemi anche nuovi.
Moduli o unità didattiche
Unita' didattica 1: Ottica e Fisica Moderna
FIS/01 - FISICA SPERIMENTALE - CFU: 5
Laboratori: 42 ore
Lezioni: 12 ore

Unita' didattica 2: Elettronica
FIS/01 - FISICA SPERIMENTALE - CFU: 5
Laboratori: 42 ore
Lezioni: 12 ore
Turni:
Turno 1
Docente: Lazzaroni Massimo
Turno 2
Docente: Stabile Alberto
Turno 3
Docente: Achilli Simona

CORSO C

Responsabile
Periodo
annuale
Programma
Il corso annuale è suddiviso in due semestri: il primo dedicato a misure di ottica e fisica moderna ed il secondo ad esperienze di elettronica.
Durante il primo semestre, dopo alcune lezioni introduttive sui fenomeni
fisici da studiare e sulla strumentazione, verranno svolte esperienze
volte alla misura di:
-Lunghezze d'onda di luce monocromatica e spettri di emissione di luce non monocromatica mediante l'utilizzo di reticolo e interferometro di Michelson
-Indici di rifrazione dell'aria e del vetro mediante interferometro di Michelson e prisma
-Rapporto tra carica e massa dell'elettrone
-Carica dell'elettrone
-Velocità della luce
-Numero di Avogadro con voltametro

Durante il secondo semestre verranno di volta in volta descritte e realizzate esperienze di elettrologia ed elettronica. Le esperienze, condotte facendo uso di strumentazione elettronica da laboratorio, breadboards, amplificatori operazionali e componenti elettronici vari, sono volte all'approfondimento dei seguenti argomenti:
-Resistività dei materiali, legge di Ohm, leggi di Kirchoff, circuiti equivalenti di Thevenin e Norton
-Calibrazione ed uso di strumentazione elettronica da laboratorio (multimetro, oscilloscopio, generatore di funzione)
-Risposta in frequenza e funzione di trasferimento in circuiti lineari
-Circuiti RC, circuiti risonanti LC/RLC e concetto di impedenza
-Retroazione negativa e positiva: circuiti/sistemi stabili e instabili quali amplificatori lineari e trigger di Schmitt. Amplificatori operazionali e loro impiego.
-Cavi schermati, propagazione del segnale nei cavi, impedenza caratteristica del cavo e sua terminazione
-Rumore elettronico e disturbi (cenni)
Prerequisiti
Nozioni di statistica e teoria degli errori. Conoscenze elementari di ottica (primo semestre) ed elettromagnetismo (secondo semestre).
Metodi didattici
Primo semestre: lezioni frontali introduttive ed esperienze in laboratorio svolte in piccoli gruppi.
Secondo semestre: esperienze in laboratorio precedute da spiegazioni introduttive.
Materiale di riferimento
E. Acerbi, M.Sorbi "Laboratorio di Fisica" Cusl edizioni
K.C.A. Smith, R.E. Alley, "Electrical Circuits", Cambridge University Press
materiale sul portale Ariel (sito unimi)
Modalità di verifica dell’apprendimento e criteri di valutazione
L'esame si svolge attraverso due prove orali, una sulla parte di ottica e fisica moderna e l'altra sulla parte di elettronica. Tali prove possono essere svolte separatamente, entro un anno l'una dall'altra.
Per quanto riguarda la prova di ottica e fisica moderna, gli studenti dovranno consegnare all'esame le relazioni di tutte le esperienze svolte (una relazione per ogni gruppo di laboratorio). L'esame consiste in un colloquio della durata di circa mezz'ora e prevede la discussione di una o più relazioni.
Durante il colloquio, si accerterà inoltre la conoscenza dei principi fisici coinvolti nelle esperienze e si discuteranno le metodologie sperimentali. Verranno valutate sia le competenze acquisite sia le capacità critiche nella discussione dei problemi affrontati in laboratorio.
La prova focalizzata sull'elettronica consiste nella preparazione e presentazione di una relazione di laboratorio su uno degli argomenti trattati nel semestre e in un colloquio. Il colloquio verte in parte sui punti discussi nella relazione e in parte sul programma. Ogni studente dovrà preparare la propria relazione individualmente. Nell'esame si valuteranno sia le competenze acquisite sia le capacità critiche nella discussione di problemi anche nuovi.
Moduli o unità didattiche
Unita' didattica 1: Ottica e Fisica Moderna
FIS/01 - FISICA SPERIMENTALE - CFU: 5
Laboratori: 42 ore
Lezioni: 12 ore
Docente: Paroli Bruno

Unita' didattica 2: Elettronica
FIS/01 - FISICA SPERIMENTALE - CFU: 5
Laboratori: 42 ore
Lezioni: 12 ore
Turni:
Turno 1
Docente: Liberali Valentino
Turno 2
Docente: Di Vece Marcel

CORSO D

Responsabile
Periodo
annuale
Programma
Il corso annuale è suddiviso in due semestri: il primo dedicato a misure di ottica e fisica moderna ed il secondo ad esperienze di elettronica.
Durante il primo semestre, dopo alcune lezioni introduttive sui fenomeni
fisici da studiare e sulla strumentazione, verranno svolte esperienze
volte alla misura di:
-Lunghezze d'onda di luce monocromatica e spettri di emissione di luce non monocromatica mediante l'utilizzo di reticolo e interferometro di Michelson
-Indici di rifrazione dell'aria e del vetro mediante interferometro di Michelson e prisma
-Rapporto tra carica e massa dell'elettrone
-Carica dell'elettrone
-Velocità della luce
-Numero di Avogadro con voltametro

Durante il secondo semestre verranno di volta in volta descritte e realizzate esperienze di elettrologia ed elettronica. Le esperienze, condotte facendo uso di strumentazione elettronica da laboratorio, breadboards, amplificatori operazionali e componenti elettronici vari, sono volte all'approfondimento dei seguenti argomenti:
-Resistività dei materiali, legge di Ohm, leggi di Kirchoff, circuiti equivalenti di Thevenin e Norton
-Calibrazione ed uso di strumentazione elettronica da laboratorio (multimetro, oscilloscopio, generatore di funzione)
-Risposta in frequenza e funzione di trasferimento in circuiti lineari
-Circuiti RC, circuiti risonanti LC/RLC e concetto di impedenza
-Retroazione negativa e positiva: circuiti/sistemi stabili e instabili quali amplificatori lineari e trigger di Schmitt. Amplificatori operazionali e loro impiego.
-Cavi schermati, propagazione del segnale nei cavi, impedenza caratteristica del cavo e sua terminazione
-Rumore elettronico e disturbi (cenni)
Prerequisiti
Nozioni di statistica e teoria degli errori. Conoscenze elementari di ottica (primo semestre) ed elettromagnetismo (secondo semestre)
Metodi didattici
Primo semestre: lezioni frontali introduttive ed esperienze in laboratorio svolte in piccoli gruppi. Secondo semestre: esperienze in laboratorio precedute da spiegazioni introduttive.
Materiale di riferimento
E. Acerbi, M.Sorbi "Laboratorio di Fisica" Cusl edizioni
K.C.A. Smith, R.E. Alley, "Electrical Circuits", Cambridge University Press
materiale sul portale Ariel (sito unimi)
Modalità di verifica dell’apprendimento e criteri di valutazione
L'esame si svolge attraverso due prove orali, una sulla parte di ottica e fisica moderna e l'altra sulla parte di elettronica. Tali prove possono essere svolte separatamente, entro un anno l'una dall'altra.
Per quanto riguarda la prova di ottica e fisica moderna, gli studenti dovranno consegnare all'esame le relazioni di tutte le esperienze svolte (una relazione per ogni gruppo di laboratorio). L'esame consiste in un colloquio della durata di circa mezz'ora e prevede la discussione di una o più relazioni.
Durante il colloquio, si accerterà inoltre la conoscenza dei principi fisici coinvolti nelle esperienze e si discuteranno le metodologie sperimentali. Verranno valutate sia le competenze acquisite sia le capacità critiche nella discussione dei problemi affrontati in laboratorio.
La prova focalizzata sull'elettronica consiste nella preparazione e presentazione di una relazione di laboratorio su uno degli argomenti trattati nel semestre e in un colloquio. Il colloquio verte in parte sui punti discussi nella relazione e in parte sul programma. Ogni studente dovrà preparare la propria relazione individualmente. Nell'esame si valuteranno sia le competenze acquisite sia le capacità critiche nella discussione di problemi anche nuovi.
Moduli o unità didattiche
Unita' didattica 1: Ottica e Fisica Moderna
FIS/01 - FISICA SPERIMENTALE - CFU: 5
Laboratori: 42 ore
Lezioni: 12 ore

Unita' didattica 2: Elettronica
FIS/01 - FISICA SPERIMENTALE - CFU: 5
Laboratori: 42 ore
Lezioni: 12 ore
Docente: Riboldi Stefano

Siti didattici
Docente/i
Ricevimento:
Mercoledì 10.30-12.30 per le matricole o su richiesta per studenti di altri anni. Si consiglia di prendere appuntamento via mail.
In presenza (stanza R016 edificio ex-Istituto di Fisica Generale Applicata, Via Celoria 16) o via ZOOM
Ricevimento:
Giovedi 13.00-16.00
Via Celoria 16
Ricevimento:
martedi'-giovedi' 11-12
Dipartimento di Fisica- Secondo Piano ex IFGA- Stanza 2007
Ricevimento:
Su appuntamento (inviare un E-mail)
Dipartimento di Fisica (Palazzo Lita, 2° Piano). Anche presso il Polo di Crema
Ricevimento:
Su appuntamento
Ricevimento:
Su appuntamento
Edificio LITA, piano 3, A/3/C11
Ricevimento:
Martedi' ore 10.30
Via Celoria 17, edificio LITA, secondo piano
Ricevimento:
Palazzo LITA (A/2/S9)