Laura TROSSI(10corso),Enrica MEZZETTI(20corso) Anno: 2
Impegno(ore tota li) Credit i:10 Docenti:
Periodo:1
lezioni: 76 esercitazioni:28 laboratori:8
PRESENTAZIONE DEL CORSO
Scopo dei corsi di fisicaèquello di dare unavisione coerente ed unificata dei fenom en i fisicie dei metod iche ne permett onolo stu d io. ella primoModulo vengono trattate le interazioni elettromagnetiche analizzat ein terminidi campi. Son odiscu sseleleggi fondamentalidell' elet-tromagnetismo(nel vuoto e nella materia) chesi compendiano nelle equazioni di Maxwell.
Particolare rilievoèdato allo studio dell' onda elettromagnetica, come estensione delle equ azio-ni di Maxwell. elsecondo Modulovien etrattatal'ìntera zion edell'ondaelettromagn eticacon la materia, nonché i fenomeni ottici ondulatori ed il loro limite geometrico. Viene forni ta una breve introduzionealla meccanica quantìstica,baseper lostud io della struttura dellamateria.
MODULO A: ELElTROMAGNETISMO
Conoscenza degli argomenti trattati nel corso di FisicaI.
PROGRAMMA
Elettrostatica nel vuoto [4ore]
Forza elettrica.Campoelettrostatico.Lavoro e potenziale. Legge di Gauss.Conduttorie conden-satori. Energia elettrostatica.
Campo elettrostatico in un dielettrico [6 ore)
Trattazione macroscopica dei dielettrici isotropi. Trattazionemicroscopica: polarizzabilità elet-tronica di un gas. Polarizzabilità dei solidi: suscettività dielettrica come tensore. Condizionial contorno per i vettori campo elettrico e spostamento elettrico.
Correnti elettriche in regime stazionario[2 ore]
Legge di Ohm. Effetto [oule - Forza elettromotrice. Interpretazione microscopica della condu-zione dei metalli.
Campo magnetico statico.[8 ore)
La forza di Lorentz.Moto di cariche in campi magnetici. Ciclotrone, spettro metro di massa, effetto Hall, esperimento di Thomson. Forze magnetiche su correnti. - Galvanometro.
Campi magnetici generati da correnti stazionarie.Legge della circuitazione di Ampere.
Proprietà magnetiche dei materiali. [4 ore)
Analogia tra dipoli elettrici e magnetici. lagnetizzazione.Descrizione macroscopicasostanze dia-para-ferromagnetiche.
Fenomeni induttivi:[4 ore]
Legge di Faraday - Lenz - Henry. Betatrone.Principio di conservazionedella carica. Equazion e di Ampere - Maxwell. Autoinduzione - Energia campo magnetico (circuito RL).Oscilia zioni libere.(circuito LC), oscillazioni (circuito RLC) libere e forzate.Reattanza e impedenzaricavate con metodo simbolico. Mutua induzione; Trasformatore.
Onde (2 ore)
Descrizionedel moto ondulatorio, propagazione dell'onda in una corda.
Onde elettromagnetiche.[8 ore]
Equaz ioni di Maxwell, onde elettromagnetiche. Energia, intensità quantità di moto dell'onda E.M. Teorema di Poynting. Spettro elettromagnetico. La luce.
LABORATORI E/O ESERCITAZIONI LABORATORI (4 ORE):
1.Misura di resistenza con ponte di Wheatstone e di temperatura con sensore PTlOO.
2. Studio delle oscillazioni forzate in un circuito RLC mediante uso di oscilloscopio e generatore di segnali, e simulazioni al calcolatore di transitori in circuiti RC e RLC.
ESERCITAZIO NI (14 ORE):
Esercizisvolti in aula su argomenti trattati nel corso.
VALUTAZIONE E/O ESAME Esame complessivo a fine corso.
MODULOB:FEN OMENI ONDU LATO RI
EM/SEMESTRE: SECONDO Impegno (ore) lezioni: 38 Crediti:5
esercitazioni: 14 laboratori: 4
REQUISITI
Conoscenza degli argomenti trattati nel corso di FisicaI.
PROGRAMMA
Interazioneonda Elettromagnetica con la materia. [8 ore]
Analisi qualitativa del corpo nero, ipotesi di Plank.Quantizzazione dell'energia elettromagneti-ca:effetto fotoelettrico.Propagagazione onde elettromagnetiche nella materia: dispersione, velocità di fase e di gruppo.
Onda elettromagnetica in un mezzo :risposta in frequenza (indice di rifrazione complesso).
Ottica geometrica [8 ore]
Leggidella riflessione e della rifrazione:Legge di Sneli. Coefficienti di riflessione e trasmissione.
Specchi,diottri, lenti. Strumenti ottici. Fenomeni ondulatori. [12 ore]
Interferenza di onde prodotte da 2 sorgenti. Coerenza. Interferenza da N sorgenti coerenti, da lamine. Onde stazionarie. Diffrazione: fenomeni di Fraunhofer da una fenditura. Potere separa-tore.Reticolodi diffrazione e calcolo del suo potere separatore. Diffrazione da cristalli, di raggi X.Polarizzazionedella luce. Sostanze dicroiche. angolo di Brewster, attività ottica. Onda E.M. in mezzianisotropi.Elissoide di Fresnel, lamina birifrangente.
Struttura della materia.[lO ore]
Proprietà ondulatorie della materia: diffrazione di elettroni. Relazione di de Broglie, Funzione d'onda.Equazione d'onda. Equazione di Schrodinger,Principio di indeterminazione di Heisenberg. Livelli energetici di una particella carica in un potenziale. "a scatola". Principio di funzionamento del laser.
LABORATORIE/OESERCITAZIONI Laboratori (4 ore):
1.Misura dell'indice di rifrazione conilmetodo del prisma.
2. Misura di lunghezza d'onda della luce mediante reticolo di diffrazione e misura di indice di rifrazione mediante luce polarizzata e angolo di Brewster (con rivelatore a fotodiodo);
Esercizi svolti in aula su argomenti trattati nel corso. [14 ore]
BIBLIOGRAFIA Testi di riferimento:
Amaldi, Bizzarri, Pizzella, Fisica generale, Zanichelli (20corso).
P. Mazzoldi, M. Nigro,C. Voci, Fisica, Val. II.
M. Alonso, E.J. Finn, Elementi di fisica per l'università. Val. II, Masson, Milano.
Testi ausiliari:
Tartaglia, Esercizi svolti di elettromagnetismo e ottica, Levrotto e Bella, Torino.
Halliday, Resnick, Kranem Fisica II, Ed. Ambrosiana, Milano Arnaldi, Bizzarri, Pizzella, Fisica generale, Zanichelli(locorso).
ESAME (I?corso Trossi)
a) L'esame consta di una prova scritta e una orale.
b) L'esame (orale) può essere sostenuto in qualunque appello a partire da quello in cui siè svol-to lo scritsvol-to stesso, purché entro l'anno solare. Superasvol-to tale tempo senza aver sostenusvol-to l'orale con esito favorevole lo scritto deve essere comunque ripetuto.
c) La prova scritta rimane valida, nei limiti di tempo di cui al punto precedente, anche nel caso in cui la prova orale non venga superata.
d) Lo studente che intende sostenere l'orale deve prenotarsi facendo uso del calcolatore presso il Dipartimento di Fisica entro il giorno precedente quello dello scritto. on occorre prenotarsi per lo scritto.
e) Lo statino deve essere presentato all'atto di sostenere l'esame orale.
(20corso Mezzetti)
a) L'esame consta di una prova scritta e una orale.
b) Lo studente che intende sostenere l'orale deve prenotarsi facendo uso del calcolatore presso il Dipartimento di Fisica entroil giorno precedente quello dello scritto. Non occorre prenotarsi per lo scritto.
c) Lo statino deve essere presentato all'atto di sostenere l'esame orale.