Syllabus del corso

Esporta

Il corso introduce gli studenti al metodo della fisica sperimentale attraverso lo studio quantitativo di fenomeni fondamentali dell'ottica e dell'elettromagnetismo.
Le attività di laboratorio sono finalizzate allo sviluppo della capacità di definire gli obiettivi di un'indagine sperimentale, progettare una strategia di misura adeguata, utilizzare correttamente la strumentazione disponibile e raccogliere dati affidabili. Gli studenti acquisiscono familiarità con le principali tecniche di misura utilizzate nei laboratori di fisica e imparano a valutarne prestazioni, limiti e ambiti di applicabilità.
Particolare attenzione è dedicata all'analisi critica dei dati sperimentali mediante gli strumenti statistici e computazionali acquisiti nel corso di Laboratorio di Calcolo e Statistica. Gli studenti imparano a determinare quantitativamente grandezze fisiche e a costruire o verificare modelli interpretativi dei fenomeni osservati, discutendo criticamente l'affidabilità dei risultati ottenuti e il ruolo delle incertezze sperimentali.
Il corso mira inoltre a sviluppare competenze trasversali essenziali per l'attività scientifica, quali il lavoro in team, la gestione autonoma delle attività sperimentali e la comunicazione dei risultati mediante relazioni tecniche e presentazioni orali.

  • Strumentazione di laboratorio: principi di funzionamento, criteri di scelta e utilizzo consapevole degli strumenti per la realizzazione di misure ottiche ed elettriche.
  • Progettazione e realizzazione di esperimenti di ottica ed elettromagnetismo finalizzati alla determinazione di grandezze fisiche o alla verifica quantitativa di modelli interpretativi.
  • Acquisizione, elaborazione e analisi critica dei dati sperimentali.
  • Comunicazione dei risultati attraverso relazioni scientifiche e discussioni orali.

Misure riguardanti fenomeni di ottica ed elettromagnetismo. Utilizzo della strumentazione tipica dei laboratori di fisica sperimentale (lenti, sorgenti laser, spettrometri, multimetri, oscilloscopi, generatori di funzioni, ecc.), con particolare attenzione ai principi di funzionamento degli strumenti, ai criteri di scelta in relazione agli obiettivi della misura e ai limiti delle diverse tecniche sperimentali.

  • Spettrometro a prisma e a reticolo: caratterizzazione dei due strumenti mediante l'utilizzo di righe spettrali di lunghezza d'onda nota, identificazione di sorgenti luminose contenenti gas incogniti e confronto critico delle prestazioni delle due tecniche di analisi spettrale.
  • Interferometria: misura di lunghezze d'onda mediante configurazioni interferometriche di Michelson e Fabry–Perot; studio della sensibilità e della precisione delle tecniche interferometriche.
  • Microonde: studio quantitativo di fenomeni riconducibili all'ottica geometrica e ondulatoria, con verifica sperimentale dei principali modelli interpretativi.
  • Circuiti elettrici in corrente continua e alternata: progettazione, realizzazione e caratterizzazione di reti costituite da elementi passivi (R, L e C). Studio della risposta ai transitori e della funzione di trasferimento di circuiti mediante tecniche di analisi nel dominio del tempo e della frequenza.
    In tutte le attività sperimentali gli studenti sono chiamati a pianificare le misure, motivare le scelte metodologiche adottate, analizzare criticamente i dati raccolti e discutere i risultati ottenuti alla luce degli obiettivi dell'esperimento.

Laboratorio I
Laboratorio di Calcolo e Statistica

Le attività formative, tutte a frequenza obbligatoria, sono articolate in lezioni introduttive e sedute di laboratorio.
Le lezioni introduttive forniscono il contesto fisico delle esperienze proposte, illustrano il principio di funzionamento della strumentazione utilizzata e discutono le possibili strategie sperimentali, evidenziando il legame tra gli obiettivi dell'indagine, le tecniche di misura disponibili e le modalità di analisi dei dati.
Le sedute di laboratorio sono dedicate alla realizzazione degli esperimenti, all'acquisizione e all'analisi dei dati e alla discussione critica dei risultati ottenuti. Le attività sono svolte prevalentemente in piccoli gruppi di lavoro, favorendo la collaborazione, il confronto tra pari e lo sviluppo dell'autonomia operativa.
Parte integrante dell'attività di laboratorio è la redazione di relazioni scientifiche sintetiche ed efficaci, finalizzate a documentare il percorso sperimentale seguito, le scelte metodologiche effettuate, l'analisi dei dati e le conclusioni raggiunte.

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

Secondo semestre.

Consegna delle relazioni di laboratorio durante lo svolgimento del corso, secondo le modalità e le scadenze indicate nel calendario del corso.

  • Le relazioni possono essere redatte in gruppo; tuttavia, il contenuto della relazione e la sua consegna rimangono responsabilità individuale di ciascuno studente.
  • Le relazioni hanno lo scopo di documentare il lavoro sperimentale svolto, le scelte metodologiche adottate, l'analisi dei dati e i risultati ottenuti.
  • Le relazioni non sono oggetto di una valutazione autonoma. Esse costituiscono tuttavia un elemento utile a verificare la completezza del lavoro svolto durante il corso e il livello di comprensione raggiunto dallo studente.

Colloquio orale individuale al termine del corso.
La valutazione è basata principalmente sul colloquio orale, durante il quale lo studente dovrà dimostrare di saper:

  • descrivere gli obiettivi delle esperienze svolte e il fenomeno fisico oggetto dell'indagine sperimentale;
  • spiegare come è stata realizzata la misura e quale ruolo abbiano avuto gli strumenti utilizzati nel raggiungimento degli obiettivi prefissati;
  • motivare le scelte sperimentali effettuate e discutere la strategia di misura adottata;
  • illustrare e giustificare le tecniche di analisi dei dati impiegate;
  • interpretare criticamente i risultati ottenuti, discutendone affidabilità, limiti e significato fisico;
  • collegare in modo coerente obiettivi, metodologia, analisi dei dati e conclusioni.

Le relazioni consegnate durante il corso possono concorrere alla determinazione della valutazione finale nella misura in cui evidenzino la completezza dell'attività svolta, la qualità della documentazione prodotta e la correttezza dell'analisi dei dati. In particolare, consegne tardive, relazioni particolarmente carenti o errori significativi nell'analisi dei dati potranno essere considerati nella valutazione complessiva.

Qualora lo studente presenti versioni rivedute e corrette delle relazioni e dimostri nel colloquio orale di avere compreso e corretto gli errori precedentemente commessi, tali elementi saranno considerati positivamente ai fini della valutazione finale.

La valutazione complessiva è volta a verificare il conseguimento dei risultati di apprendimento attesi con riferimento ai Descrittori di Dublino. In particolare, vengono accertate: la conoscenza e comprensione degli obiettivi e delle metodologie sperimentali; la capacità di applicare tali conoscenze alla progettazione e realizzazione di misure; l'autonomia di giudizio nell'analisi critica dei dati e nella discussione dei risultati; le abilità comunicative nella presentazione scritta e orale del lavoro svolto; la capacità di apprendere attraverso la riflessione critica sulla propria attività sperimentale e la correzione di eventuali errori metodologici o interpretativi.

Mancata consegna delle relazioni durante il corso
Gli studenti che non abbiano consegnato le relazioni previste durante lo svolgimento del corso saranno comunque ammessi al colloquio orale. Poiché le relazioni costituiscono un'importante evidenza del lavoro sperimentale svolto e del processo di analisi e interpretazione dei dati, i docenti potranno richiedere allo studente di ripetere o completare una misura relativa a una delle esperienze già svolte in laboratorio. Tale attività potrà essere utilizzata per accertare il raggiungimento degli obiettivi formativi del corso con riferimento alle competenze sperimentali, all'autonomia di giudizio e alla capacità di discussione critica dei risultati.

I docenti del corso ricevono previo appuntamento da concordare mediante e-mail.

Esporta

The course introduces students to the method of experimental physics through the quantitative study of fundamental phenomena in optics and electromagnetism.
Laboratory activities are aimed at developing the ability to define the objectives of an experimental investigation, design an appropriate measurement strategy, correctly use available instrumentation, and collect reliable data. Students gain familiarity with the main measurement techniques used in physics laboratories and learn to evaluate their performance, limitations, and areas of applicability.
Particular attention is dedicated to the critical analysis of experimental data using the statistical and computational tools acquired in the Computing and Statistics Laboratory course. Students learn to quantitatively determine physical quantities and to construct or test interpretative models of the observed phenomena, critically discussing the reliability of the results obtained and the role of experimental uncertainties.

The course also aims to develop transferable skills essential for scientific activity, such as teamwork, autonomous management of experimental activities, and the communication of results through technical reports and oral presentations.

  • Laboratory instrumentation: operating principles, selection criteria, and informed use of instruments for conducting optical and electrical measurements.
  • Design and implementation of optics and electromagnetism experiments aimed at determining physical quantities or at the quantitative verification of interpretative models.
  • Acquisition, processing, and critical analysis of experimental data.
  • Communication of results through scientific reports and oral discussions.

Measurements relating to optical and electromagnetic phenomena. Use of instrumentation typical of experimental physics laboratories (lenses, laser sources, spectrometers, multimeters, oscilloscopes, function generators, etc.), with particular attention to the operating principles of the instruments, selection criteria in relation to measurement objectives, and the limitations of the various experimental techniques.

  • Prism and grating spectrometer: characterization of the two instruments using spectral lines of known wavelength, identification of light sources containing unknown gases, and critical comparison of the performance of the two spectral analysis techniques.
  • Interferometry: measurement of wavelengths using Michelson and Fabry–Perot interferometric configurations; study of the sensitivity and precision of interferometric techniques.
  • Microwaves: quantitative study of phenomena related to geometrical and wave optics, with experimental verification of the main interpretative models.
  • Electrical circuits in direct and alternating current: design, implementation, and characterization of networks consisting of passive elements (R, L, and C). Study of the transient response and the transfer function of circuits using time-domain and frequency-domain analysis techniques.
    In all experimental activities, students are required to plan measurements, justify the adopted methodological choices, critically analyze the collected data, and discuss the results obtained in light of the experiment's objectives.

Laboratory I
Laboratory of Computing and Statistics

The educational activities, all with compulsory attendance, are divided into introductory lectures and laboratory sessions.
The introductory lectures provide the physical context of the proposed experiments, illustrate the operating principle of the instrumentation used, and discuss potential experimental strategies, highlighting the connection between the objectives of the investigation, the available measurement techniques, and the data analysis methods.
The laboratory sessions are dedicated to conducting the experiments, acquiring and analyzing data, and critically discussing the results obtained. Activities are carried out primarily in small working groups, encouraging collaboration, peer-to-peer discussion, and the development of operational autonomy.
An integral part of the laboratory activity is the drafting of concise and effective** scientific reports**, aimed at documenting the experimental procedure followed, the methodological choices made, the data analysis, and the conclusions reached.

** 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

Second semester

Submission of laboratory reports during the course, according to the procedures and deadlines indicated in the course calendar.

  • Reports may be written in groups; however, the content of the report and its submission remain the individual responsibility of each student.
  • The purpose of the reports is to document the experimental work carried out, the methodological choices adopted, the data analysis, and the results obtained.

  • Reports are not subject to independent grading. However, they constitute a useful element to verify the completeness of the work carried out during the course and the level of understanding achieved by the student.**

Individual oral examination at the end of the course.
The assessment is mainly based on the oral examination, during which the student must demonstrate the ability to:

  • describe the objectives of the experiments carried out and the physical phenomenon under experimental investigation;

  • explain how the measurement was performed and what role the instruments used played in achieving the set objectives;

  • justify the experimental choices made and discuss the adopted measurement strategy;

  • illustrate and justify the data analysis techniques employed;

  • critically interpret the results obtained, discussing their reliability, limitations, and physical significance;

  • coherently connect objectives, methodology, data analysis, and conclusions.

The reports submitted during the course may contribute to the determination of the final grade to the extent that they demonstrate the completeness of the activity carried out, the quality of the documentation produced, and the correctness of the data analysis. In particular, late submissions, notably deficient reports, or significant errors in data analysis may be taken into account in the overall assessment.

Should the student present revised and corrected versions of the reports and demonstrate during the oral examination that they have understood and corrected the errors previously made, these elements will be considered positively towards the final grade.

The overall assessment is aimed at verifying the achievement of the expected learning outcomes with reference to the Dublin Descriptors. In particular, the following are assessed: knowledge and understanding of experimental objectives and methodologies; the ability to apply this knowledge to the design and implementation of measurements; making judgments in the critical analysis of data and the discussion of results; communication skills in the written and oral presentation of the work carried out; the lifelong learning skills through critical reflection on one's own experimental activity and the correction of any methodological or interpretative errors.

Failure to submit reports during the course
Students who have not submitted the required reports during the course will still be admitted to the oral examination. Since reports constitute important evidence of the experimental work carried out and of the process of data analysis and interpretation, the instructors may require the student to repeat or complete a measurement related to one of the experiences already conducted in the laboratory. This activity may be used to ascertain the achievement of the course's educational objectives with reference to experimental skills, independent judgment, and the capacity for critical discussion of the results.

The course teachers receive by appointment to be agreed by e-mail.

Entra

Scheda del corso

Settore disciplinare
FIS/01
CFU
6
Periodo
Secondo Semestre
Tipo di attività
Obbligatorio
Ore
72
Tipologia CdS
Laurea Triennale
Lingua
Italiano

Staff

    Docente

  • MB
    Martino Borsato
  • GB
    Gianni Bosi
  • Antonio Branca
    Antonio Branca
  • MC
    Massimo Carpinelli
  • DC
    Davide Chiesa
  • MD
    Mauro Emanuele Dinardo
  • AF
    Andrea Falcone
  • MF
    Marco Faverzani
  • ML
    Marco Toliman Lucchini
  • LP
    Luca Maria Pattavina
  • Maura Pavan
    Maura Pavan
  • Valeria Vadalà
    Valeria Vadalà

Opinione studenti

Vedi valutazione del precedente anno accademico

Bibliografia

Trova i libri per questo corso nella Biblioteca di Ateneo

Metodi di iscrizione

Iscrizione manuale