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Oggetto:
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Fisica Generale II

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General Physics II

Oggetto:

Anno accademico 2022/2023

Codice attività didattica
MFN0712
Docenti
Prof. Stefano Giovanni Spataro (Titolare del corso)
Prof. Miguel Onorato (Titolare del corso)
Corso di studio
(f008-c715) laurea i^ liv. in ottica e optometria -a torino
Anno
2° anno
Periodo
Primo periodo didattico
Tipologia
Di base
Crediti/Valenza
12
SSD attività didattica
FIS/01 - fisica sperimentale
Erogazione
Tradizionale
Lingua
Italiano
Frequenza
Obbligatoria
Tipologia esame
Scritto ed orale
Prerequisiti
Fisica I
Seguire il corso di Analisi dati sperimentali

General Physics I
To attend to the lectures of Experimental Data Analysis
Oggetto:

Sommario insegnamento

Oggetto:

Obiettivi formativi

Presentare gli elementi fondamentali dell'elettromagnetismo classico con particolare attenzione ai concetti di base dell'ottica fisica e della fisica moderna. Analizzare criticamente i concetti appresi a partire da quesiti ed esempi pratici. Integrare aspetti teorici e applicativi attraverso la soluzione di problemi quantitativi e la realizzazione di esperimenti in laboratorio. Esercizi.

To introduce the fundamental elements of classical electromagnetism, with strong emphasis on the basic concepts of wave optics and modern physics. To critically analyze what is learnt with questions and pratical examples. To integrate the theoretical and practical aspects  by solving numerical problems and taking experimental measurements in laboratory. Execises.

Oggetto:

Risultati dell'apprendimento attesi

CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE

Una conoscenza di base della fisica generale classica e moderna, con competenze teoriche e applicative nel trattamento di modelli e problemi di elettrostatica, magnetostatica ed elettromagnetismo. Una approfondita formazione nel settore dell'ottica di base (ottica ondulatoria).

CAPACITÀ DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE:

Capacità di scegliere ed utilizzare strumenti matematici, statistici e informatici adeguati nella analisi dei dati di ottica ondulatoria. Capacità di identificare, analizzare e risolvere problemi applicativi di ottica fisica.

 

AUTONOMIA DI GIUDIZIO

Acquisizione di consapevole autonomia di giudizio con riferimento alla scelta degli strumenti ottici più opportuni per risolvere problematiche di tipo ottico.

ABILITÀ COMUNICATIVE

Acquisizione di competenze e strumenti per la comunicazione nella forma
scritta e orale, in lingua italiana, unitamente all'utilizzo di linguaggi grafici e formali.


CAPACITÀ DI APPRENDIMENTO

Acquisizione di capacità autonome di apprendimento e di
autovalutazione della propria preparazione, atte ad intraprendere gli studi successivi con un alto
grado di autonomia.

KNOWLEDGE AND UNDERSTANDING

A basic knowledge of classical and modern physics, with theoretical and applied expertise in the treatment of models and problems of electrostatics, magnetostatics and electromagnetism.  An in-deep education in the field of optics (wave optics).

APPLAYING KNOWLEDGE AND UNDERSTANDING:
 
Ability to choose and use the appropriate tools (mathematics, statistics) for the data analysis of wave optics measurements.
 Ability to identify, analyze and solve applicative problems of wave optics.

MAKING JUDGEMENTS

Acquisition of aware judgment autonomy concerning evaluation of the proper tools to solve optical problems.

COMMUNICATION SKILLS

Acquisition of oral and written communication skills and expertise, in
italian, as well as the ability to use graphical and formal languages.


LEARNING SKILLS

Acquisition of autonomous learning capacity and self-assessment of its
preparation, in order to undertake subsequent studies with a high degree of autonomy.

Oggetto:

Programma

Elettrostatica: carica elettrica, isolanti, conduttori, legge di Coulomb, campi elettrici, linee di forza. Flusso e teorema di Gauss, sue applicazioni. Equilibrio elettrostatico. Moto delle cariche in campo elettrico uniforme (cenni). Potenziale elettrico, ddp, ddp in campo elettrico uniforme. Potenziale elettrico ed energia potenziale di cariche puntiformi. Potenziale dei conduttori. Capacita' elettrica, condensatori, condensatori con dielettrico, collegamenti di condensatori.

Corrente elettrica: resistenza, legge di Ohm, energia e potenza elettrica, forza elettromotrice, collegamenti di resistori, leggi di Kirchoff. Circuiti RC.

Magnetismo: il campo magnetico, forza magnetica su conduttori percorsi da corrente, legge di Biot Savart, forza magnetica tra fili percorsi da corrente, teorema di Ampere,  campo magnetico nei solenoidi, magnetismo nella materia (cenni),induzione lettromagnetica e legge di Faraday, forza elettromotrice indotta, autoinduzione. circuiti RL. Equazioni di Maxwell.

Onde: tipi di onde, caratteristiche, onde longitudinali e trasversali, funzione d'onda, equazione d'onda, onde armoniche, analisi di Fourier. Energia, potenza, intensità di un'onda, interferenza, onde stazionarie.

Onde elettromagnetiche: Equazioni di Maxwell, onde elettromagnetiche piane. Vettore di Poynting, pressione di radiazione. Emissione di onde e.m., spettro elettromagnetico

Fisica moderna: Corpo nero e teoria di Planck, effetto fotoelettrico, effetto Compton, fisica atomica: l'atomo di Bohr, livelli energetici e transizioni. Sorgenti luminose: lampade ad incandescenza, alogene, a scarica, fluorescenti, LED.

Ottica ondulatoria: inteferenza, esperimento delle due fenditure di Young,  concetto di coerenza, intensità della doppia fenditura. Metodo dei vettori rotanti. Speckle. Specchio di Lloyd e specchi di Fresnel, variazione di fase da riflessione. Interferenza da lamine sottili, rivestimenti antiriflesso. Lettore CD. Anelli di Newton. Interferometro di Michelson, OCT. Filtro Interferenziale. Diffrazione, diffrazione da una fenditura, diffrazione da più fenditure. Criterio di Rayleigh. Diffrazione da reticolo e da cristallo, spettrometro a reticolo. Rapporto di Strehl. Polarizzazione, legge di Malus, grado di polarizzazione. Metodi di polarizzazione: materiali dicroici, materiali birifrangenti, lamine a quarto d'onda, polarizzazione per riflessione, polarizzazione per diffusione. Attività ottica. Cristalli liquidi. Cinema 3D

Laser: principio di funzionamento, tipi di laser, classificazione

 

Electrostatic: electric field, Gauss theorem, Potential. Capacity and condensator.

Current, Ohm Law, Kirchoff Laws

Magnetism: Lorents Force, Law of Biot and Savart, Ampere Theorem, Faraday Law

Waves: different kinds of waves, longitudinal and transversal waves, wave function, wave equation, harmonic waves, Fourier analysis. Energy, power, intensity of a wave. Interference. Standing waves.

Electromagnetic waves: Maxwell equations, plane electromagnetic waves. Poynting Vector, radiation pressure. Emission of e.m. waves, electromagnetic spectrum.

Modern physics: Black body and Planck theory, photoelectric effect, Compton effect. Atomic physics: Bohr atom, energy levels and transitions. Light sources: incandescent light bulb, alogen lamp, gas-discharge lamp, fluoerescent lamp, LED.

Wave optics: Interference, Young's experiment, coherence, intensity from double slits. Method of rotating vectors. Speckle. Lloyd' mirror and Fresnel mirrors, phase variation from reflection. Interference from thin films, antiglare films. CD reader. Newton's rings. Michelson interferometer, OCT. Interferential filters. Diffraction. Diffraction from single slit. Rayleigh criterium. Diffraction from many slits, from lattice and from crystals. Spectrometers. Strehl ratio. Polarization: definitions, Malus' law, degree of polarization. Polarization methods: absorption, birefringence, reflection, diffusion. Quarter wave plates. Optical rotation. Liquid crystals. 3D movies.

Laserprinciple of operation, types of lasers, classification

Oggetto:

Modalità di insegnamento

Lezioni ed esercizi in aula, come indicato sull'orario (64 ore), salvo aggiornamenti sui provvedimenti adottati da UniTo e  disponibili sul sito "Disposizioni per chi studia e lavora in UniTo":

https://www.unito.it/ateneo/gli-speciali/coronavirus-aggiornamenti-la-comunita-universitaria/disposizioni-chi-studia-e.

Esercitazioni di persona in laboratorio (32 ore).

Lectures and exercises in class, as defined in the timetable (64 hours), subject to updates on the measures adopted by UniTO, which can be found in the University portal:

https://www.unito.it/ateneo/gli-speciali/coronavirus-aggiornamenti-la-comunita-universitaria/disposizioni-chi-studia-e

Experiments in person in the laboratory (32 hours).

 

Oggetto:

Modalità di verifica dell'apprendimento

Prova scritta sulla parte di elettricità e magnetismo. Tesina di laboratorio sulla parte di elettromagnetismo e ottica. Esame orale con domande su elettromagnetismo, ottica e fisica moderna. Gli esami si terranno in presenza salvo aggiornamenti sui provvedimenti adottati da UniTo e disponibili sul sito ""Disposizioni per chi studia e lavora in UniTo" https://www.unito.it/ateneo/gli-speciali/coronavirus-aggiornamenti-la-comunita-universitaria/disposizioni-chi-studia-e ;
Agli studenti e alle studentesse che rientrino in una delle condizioni di seguito riportate, autocertificate nella fase di prenotazione all’appello:

  1. situazione di fragilità
  2. positività al COVID-19

è garantita la possibilità di svolgere l’esame a distanza, secondo una delle modalità previste dall’Ateneo, avuto anche riguardo alle specifiche esigenze degli studenti e delle studentesse con disabilità e con disturbi specifici dell’apprendimento.

Il voto finale è una media pesata sul numero di CFU dei voti delle due prove: scritto (1/3), orale e laboratorio (2/3).

Written test on the part of electricity and magnetism. Laboratory report on the e.m. and optics experiments. Oral exam with questions about electromagnetism, optics and modern physics. The exams will be in person, subject to updates on the measures adopted by UniTO, which can be found in the University portal

https://www.unito.it/ateneo/gli-speciali/coronavirus-aggiornamenti-la-comunita-universitaria/disposizioni-chi-studia-e

The ORAL exam using Webex is available only for students in particular conditions, as follows:

  1. situation of fragility;
  2. positive to Covid-19 test

The Student who is in one of these conditions must write the field "Note" when applying to the exam on ESSE3 with an auto-declaration, it's not necessary to specify in which of the three conditions and no more documents are necessary.

  The final grade is the weighted average, based on the CFU numbers, of the two exams: written (1/3), orale and laboratory (2/3).
Oggetto:

Attività di supporto

Tutorato in laboratorio.

Tutoring during experiments in laboratory.

Testi consigliati e bibliografia



Oggetto:
Libro
Titolo:  
Fisica 2 - Elettromagnetismo - Onde - Ottica
Anno pubblicazione:  
2011
Editore:  
McGraw Hill
Autore:  
Gettys
ISBN  
Note testo:  
!Attenzione! Esiste una edizione ridotta "Elettromagnetismo - Onde" che non contempla la parte di Ottica. Si consiglia di consultare il volume completo
Obbligatorio:  
No


Oggetto:
Libro
Titolo:  
Fisica. Vol. 2: Elettromagnetismo, ottica e fisica moderna
Anno pubblicazione:  
2008
Editore:  
Pearson
Autore:  
Richard Wolfson
ISBN  
Capitoli:  
Solo capitolo 34
Note testo:  
Per fisica moderna
Obbligatorio:  
No


Oggetto:

Note

Esame orale con possibilità di svolgimento di un esercizio applicativo, e con  domande di teoria sulla parte di elettromagnetismo, ottica e fisica moderna. Tesina sulle esperienze realizzate in laboratorio. La frequenza alle lezioni e alle esercitazioni non e' obbligatoria, quella ai turni di laboratorio in presenza si.

Tutti gli studenti DEVONO registrarsi sia su campusnet che su moodle. E' fondamentale per poter organizzare i turni di laboratorio.

Oral examination possibly with carrying out at least one application exercise, and questions of theory on the optics, electromagnetism and modern physics parts. Report on the experiences made in the laboratory. Attendance to the laboratory practices in presence is obligatory, while attendance to lectures and tutorials is not mandatory.

All the students MUST register to both the campusnet and the moodle webpages. This is mandatory to organize the groups for the laboratory exercitations.

Registrazione
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    Oggetto:
    Ultimo aggiornamento: 06/12/2022 16:59
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