Laboratorio di ottica, elettronica e fisica moderna

A.A. 2014/2015
Insegnamento per
10
Crediti massimi
108
Ore totali
Lingua
Italiano
Obiettivi formativi
1. Esperienza diretta da parte dello studente della fenomenologia fisica in campo ottico
2. Apprendimento della fisica alla base degli esperimenti
3. Apprendimento dei principali metodi di misura (ad esempio misura diretta e indiretta di una grandezza fisica, metodo dello zero, metodo induttivo)
4. Familiarità con la strumentazione di base utilizzata in ottica (lenti, reticoli, prismi, laser, fenditure, banchi ottici)
5. Capacità di scelta delle condizioni sperimentali opportune per misurare una certa grandezza fisica con un dato apparato sperimentale
6. 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. Capacità di effettuare la taratura di un apparato
8. Capacità di risolvere semplici circuiti lineari usando la trasformata di Fourier o di Laplace
9. 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. Apprendimento del concetto di retroazione (negativa e positiva) e principali utilizzi nei circuiti elettronici
11. Apprendimento del concetto di impedenza di ingresso e uscita di un circuito
12. Capacità di realizzare semplici circuiti utilizzando amplificatori operazionali e componenti passivi, quali amplificatori, filtri attivi, multivibratori
13. Comprensione del meccanismo trasmissivo dei segnali in cavi coassiali e del ruolo delle resistenze di terminazione
14. Capacità di lavorare in gruppo
15. Capacità di evidenziare fenomeni fisici analoghi in esperimenti diversi
16. Capacità di analizzare criticamente i dati raccolti
17. Capacità di stendere una relazione scientifica sull'attività svolta in laboratorio

Struttura insegnamento e programma

CORSO A
Edizione attiva
Laboratori: 84 ore
Lezioni: 24 ore
Programma
l 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 lampade non moncromatiche e laser mediante l'utilizzo di reticolo e interferometro di Michelson
-Indici di rifrazione dell'aria e del vetro mediante interferometro di Michelson e prisma
-Rotazione del piano di polarizzazione della luce mediante polarimetro a penombra utilizzando soluzioni di acqua e zucchero e campi magnetici
-Rapporto tra carica e massa dell'elettrone
-Carica dell'elettrone

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)
Propedeuticità
Onde e oscillazione
Fondamenti di elettrostatica
Prerequisiti e modalità di esame
PREREQUISITI
1. Dimestichezza con l'attività di misura e con il comportamento da tenere in un laboratorio
3. Capacità di raccogliere ordinatamente e criticamente dati sperimentali .
4. Capacità di rappresentare i dati raccolti in maniera grafica anche senza l'ausilio di un PC.
5. Fondamenti di teoria degli errori ed elementi di statistica.
6. Metodo dei minimi quadrati come metodo fondamentale di interpolazione lineare di dati sperimentali
7. Correnti continue, correnti alternate, resistenza, capacità, induttanza; carica e scarica di un condensatore; leggi di Kirchoff
8. Metodi di risoluzione di sistemi di equazioni differenziali lineari
9. Trasformata di Fourier e trasformata di Laplace; proprietà delle trasformate, in particolare trasformata di una derivata, di un integrale, di una convoluzione
10. Trasformate di funzioni elementari: gradino, rettangolo, delta di Dirac, esponenziale, funzioni trigonometriche
11. Inversione delle trasformate

MODALITA' D'ESAME
L'esame consiste nella preparazione di una relazione su un esperimento eseguito in laboratorio ed un colloquio volto ad accertare l'apprendimento delle tematiche proposte nel corso.
Metodi didattici
Modalità d'esame: L'esame consiste nella preparazione di una relazione su un esperimento eseguito in laboratorio ed un colloquio volto ad accertare l'apprendimento delle tematiche proposte nel corso.
Modalità di frequenza: Obbligatoria;
Modalità di erogazione: Tradizionale.
Materiale didattico e bibliografia
TESTI CONSIGLIATI
E. Acerbi, M.Sorbi "Laboratorio di Fisica" Cusl edizioni
E. Acerbi, "Metodi e strumenti di misura", Città Studi Edizioni
A cura di A. Pullia, "Dispense di laboratorio elettronico", CD-ROM
Periodo
annuale
CORSO B
Edizione attiva
Responsabile
Laboratori: 84 ore
Lezioni: 24 ore
Docenti: Giove Dario Augusto, Lazzaroni Massimo, Sorbi Massimo
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 non monocromatica e luce laser mediante l'utilizzo di reticolo e interferometro di Michelson
- Indici di rifrazione dell'aria e del vetro mediante interferometro di Michelson e prisma
- Rotazione del piano di polarizzazione della luce mediante polarimetro a penombra utilizzando soluzioni di acqua e zucchero e campi magnetici (effetto Faraday)
- Rapporto tra carica e massa dell'elettrone
- Carica dell'elettrone (esperienza di Millikan)
- Misura della velocità della luce (metodo di Foucault)
- Misura di irraggiamento del corpo nero (costante di Stefan-Boltzmann)

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)
Propedeuticità
Onde e oscillazione
Fondamenti di elettrostatica
Prerequisiti e modalità di esame
PREREQUISITI
1. Dimestichezza con l'attività di misura e con il comportamento da tenere in un laboratorio
3. Capacità di raccogliere ordinatamente e criticamente dati sperimentali .
4. Capacità di rappresentare i dati raccolti in maniera grafica anche senza l'ausilio di un PC.
5. Fondamenti di teoria degli errori ed elementi di statistica.
6. Metodo dei minimi quadrati come metodo fondamentale di interpolazione lineare di dati sperimentali
7. Correnti continue, correnti alternate, resistenza, capacità, induttanza; carica e scarica di un condensatore; leggi di Kirchoff
8. Metodi di risoluzione di sistemi di equazioni differenziali lineari
9. Trasformata di Fourier e trasformata di Laplace; proprietà delle trasformate, in particolare trasformata di una derivata, di un integrale, di una convoluzione
10. Trasformate di funzioni elementari: gradino, rettangolo, delta di Dirac, esponenziale, funzioni trigonometriche
11. Inversione delle trasformate

MODALITA' D'ESAME
L'esame consiste nella preparazione di una relazione su un esperimento eseguito in laboratorio ed un colloquio volto ad accertare l'apprendimento delle tematiche proposte nel corso.
Metodi didattici
Modalità di esame: Orale;
Modalità di frequenza: Obbligatoria;
Modalità di erogazione: Tradizionale.
Materiale didattico e bibliografia
E. Acerbi, M. Sorbi, "Laboratorio di Ottica e Fisica Moderna", CUSL, 2° Ediz.
Periodo
annuale
CORSO C
Edizione attiva
Laboratori: 84 ore
Lezioni: 24 ore
Turni:
Turno 2
Docenti: Ciapi Anna Luisa, Guglielmetti Alessandra, Lazzaroni Massimo
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 non monocromatica e luce laser mediante l'utilizzo di reticolo e interferometro di Michelson
- Indici di rifrazione dell'aria e del vetro mediante interferometro di Michelson e prisma
- Rotazione del piano di polarizzazione della luce mediante polarimetro a penombra utilizzando soluzioni di acqua e zucchero e campi magnetici (effetto Faraday)
- Rapporto tra carica e massa dell'elettrone
- Carica dell'elettrone (esperienza di Millikan)
- Misura della velocità della luce (metodo di Foucault)
- Misura di irraggiamento del corpo nero (costante di Stefan-Boltzmann)

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)
Propedeuticità
Onde e oscillazione
Fondamenti di elettrostatica
Prerequisiti e modalità di esame
PREREQUISITI
1. Dimestichezza con l'attività di misura e con il comportamento da tenere in un laboratorio
3. Capacità di raccogliere ordinatamente e criticamente dati sperimentali .
4. Capacità di rappresentare i dati raccolti in maniera grafica anche senza l'ausilio di un PC.
5. Fondamenti di teoria degli errori ed elementi di statistica.
6. Metodo dei minimi quadrati come metodo fondamentale di interpolazione lineare di dati sperimentali
7. Correnti continue, correnti alternate, resistenza, capacità, induttanza; carica e scarica di un condensatore; leggi di Kirchoff
8. Metodi di risoluzione di sistemi di equazioni differenziali lineari
9. Trasformata di Fourier e trasformata di Laplace; proprietà delle trasformate, in particolare trasformata di una derivata, di un integrale, di una convoluzione
10. Trasformate di funzioni elementari: gradino, rettangolo, delta di Dirac, esponenziale, funzioni trigonometriche
11. Inversione delle trasformate

MODALITA' D'ESAME
L'esame consiste nella preparazione di una relazione su un esperimento eseguito in laboratorio ed un colloquio volto ad accertare l'apprendimento delle tematiche proposte nel corso.
Metodi didattici
Modalità di esame: Orale;
Modalità di frequenza: Obbligatoria;
Modalità di erogazione: Tradizionale.
Materiale didattico e bibliografia
E. Acerbi, M. Sorbi, "Laboratorio di Ottica e Fisica Moderna", CUSL, 2° Ediz.
Periodo
annuale
Periodo
annuale
Modalità di valutazione
Esame
Giudizio di valutazione
voto verbalizzato in trentesimi
Docente/i
Ricevimento:
su appuntamento
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