Course Syllabus
Obiettivi
Il primo obiettivo del corso è di introdurre gli studenti ai metodi di indagine sperimentale in fisica, partendo dallo studio di fenomeni fondamentali dell'ottica e dell'elettromagnetismo. Questo prevede l'apprendimento del corretto uso della strumentazione di laboratorio, lo sviluppo della capacità di progettazione e realizzazione di misure specifiche e infine l'utilizzo degli strumenti di calcolo e analisi statistica dei dati appresi nel corso di Laboratorio di Calcolo e Statistica per un'analisi critica dei risultati ottenuti in laboratorio.
Il secondo obiettivo è quello di insegnare agli studenti a lavorare in team e a scrivere un report scientifico che rispetti gli standard di un articolo su rivista scientifica.
Contenuti sintetici
- Strumentazione di laboratorio: principi di funzionamento e utilizzo
- Progettazione e realizzazione di esperimenti di elettromagnetismo volti alla misura di una grandezza fisica o alla costruzione e validazione di un modello.
- Analisi dati e stesura di un report scientifico
Programma esteso
Misure riguardanti fenomeni di elettromagnetismo. Utilizzo della strumentazione tipica di laboratorio di ottica e misure elettriche: lenti, sorgenti laser, multimetri, oscilloscopi, generatori di funzioni ....
- Spettrometro a prisma e a reticolo (caratterizzazione dei due strumenti analizzatori utilizzando righe di lunghezza d'onda nota, identificazione di lampade contenenti gas incogniti, confronto delle due tecniche).
- Interferometro: misura di lunghezza d'onda mediante interferometria utilizzando la configurazione di Michelson e quella di Fabry-Perot.
- Microonde: studio di fenomeni di ottica geometrica ed ondulatoria.
- Misure realizzate su circuiti in corrente continua e alternata: costruzione e caratterizzazione di una rete di elementi passivi (R, L, C). Studio della risposta a un transiente e della funzione di trasferimento di un circuito (analisi armonica).
Prerequisiti
Laboratorio di Calcolo e Statistica
Modalità didattica
Lezioni introduttive (didattica erogativa) alle esperienze di laboratorio inclusive di
- approfondimenti sugli argomenti di elettromagnetismo pertinenti al laboratorio
- presentazione del principio di funzionamento dei principali strumenti utilizzati in laboratorio
- discussione delle tecniche di misura e delle possibili ottinizzazioni.
Sedute di laboratorio (didattica integrativa) dedicate allo svolgimento delle esperienze, all'analisi dei dati e alla stesura della relazione.
Materiale didattico
Tutto il materiale didattico è raccolto (scaricabile o consultabile) nel sito e-learning
- Slide e dispense preparate dal docente, riguardanti tutti gli argomenti trattati nelle lezioni introduttive
- Schede che illustrano i fenomeni fisici oggetto dell'esperienza e schede che guidano alla realizzazione della stessa
- Video che illustrano il funzionamento della strumentazione
- Manuale della strumentazione utilizzata
- Libri di testo adottati e consigliati
- Registrazione delle lezioni
Periodo di erogazione dell'insegnamento
Secondo semestre.
Modalità di verifica del profitto e valutazione
Consegna (secondo quanto previsto dal calendario di laboratorio) delle relazioni relative alle esperienze svolte.
- la stesura della relazione può avvenire per gruppi ma il contenuto della relazione e la sua consegna è responsabilità individuale di ciascuno studente
Colloquio orale individuale alla fine del corso con la richiesta di:
- aver consegnato tutte le relazioni rispettando le scadenze concordate
- saper discutere lo svogimento di una o più esperienze (principi fisici alla base della misura fatta, strumentazione utilizzata, metodologia adottata) con competenza e chiarezza
- saper discutere in modo critico i risultati di una misura dimostrando di avere sviluppato un'adeguata comprensione e padronanza degli strumenti statistici di analisi dei dati
Orario di ricevimento
I docenti del corso ricevono previo appuntamento da concordare mediante e-mail.
Aims
The first objective of the course is to introduce students to the methods of experimental investigation in physics, starting from the study of fundamental phenomena of optics and electromagnetism. This involves learning the correct use of laboratory equipment, developing the ability to design and implement specific measures and finally the use of calculation tools and statistical analysis of the data learned in the course of Calculation and Statistics Laboratory for a critical analysis of the results obtained in the laboratory.
The second objective is to teach students to work in teams and to write a scientific report that meets the standards of an article in a scientific journal.
Contents
- Laboratory equipment: principles of operation and use
- Design and implementation of electromagnetism experiments aimed at measuring a physical quantity or at the construction and validation of a model.
- Data analysis and drafting of a scientific report
Detailed program
Measurements concerning electromagnetic phenomena. Use of typical laboratory instruments for optics and electrical measurements: lenses, laser sources, multimeters, oscilloscopes, function generators ....
- ** Prism and grating spectrometer ** (characterization of the two analyzer instruments using lines of known wavelength, identification of lamps containing unknown gases, comparison of the two techniques).
- ** Interferometer **: wavelength measurement by interferometry using the Michelson and Fabry-Perot configurations.
- ** Microwave: ** study of geometric and wave optics phenomena.
- ** Measurements carried out on direct and alternating current circuits **: construction and characterization of a network of passive elements (R, L, C). Study of the response to a transient and of the transfer function of a circuit (harmonic analysis).
Prerequisites
Laboratory of Computing and Statistics
Teaching form
Introductory lessons to inclusive laboratory experiences of
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insights into the topics of electromagnetism pertinent to the laboratory
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presentation of the operating principle of the main instruments used in the laboratory
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discussion of measurement techniques and possible optimization.
Laboratory sessions dedicated to carrying out the experiences, analyzing data and drafting the report.
Textbook and teaching resource
** All the teaching material is collected (downloadable or available) on the e-learning site **
- Slides and handouts prepared by the teacher, concerning all the topics covered in the introductory lessons
- Cards that illustrate the physical phenomena object of the experience and cards that guide the realization of the same
- Videos illustrating the operation of the instrumentation
- Manual of the instrumentation used
- Adopted and recommended textbooks
- Recording of lessons
Semester
Second semester
Assessment method
** Delivery (according to the laboratory calendar) of the reports relating to the experiences carried out. **
- the drafting of the report can take place in groups but the content of the report and its delivery is the individual responsibility of each student
** Individual oral interview at the end of the course with the request of: **
- have delivered all the reports respecting the agreed deadlines
- knowing how to discuss the development of one or more experiences (physical principles underlying the measurement made, instrumentation used, methodology) with competence and clarity
- being able to critically discuss the results of a measurement demonstrating that they have developed an adequate understanding and mastery of statistical data analysis tools
Office hours
The course teachers receive by appointment to be agreed by e-mail.
Staff
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Matteo Borghesi
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Martino Borsato
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Antonio Branca
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Federico De Guio
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Mauro Emanuele Dinardo
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Andrea Falcone
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Luca Maria Pattavina
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Maura Pavan
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Stefano Ragazzi
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Elia Arturo Vallicelli