P1902 FISICA GENERALE Il

Nel documento MECCANICA INGEGNERIA (pagine 75-80)

lezione: 6 esercitazione:2 laboratorio: 8(nell' intero periodo)

PRESENTAZIONE DEL CORSO

Scopo dei corsi di fisica è quello di dare una visione coerente ed unificata dei fenomeni fisici e dei metodi che ne permettono lo studio. Nella primo Modulo vengono trattat le interazioni elettromagnetiche analizzate in termini di campi. Sono discusse le leggi fondamentali dell 'elet-tromagnetismo (nel vuoto e nella materia) che si compendiano nelle equazioni di Maxwell.

Particolare rilievo è dato allo studio dell'onda elettromagnetica, come estensione delle equazio-ni di Maxwell. Nel secondo Modulo viene trattata l'interazionedell'ondaelettromagnetica con la materia, nonché i fenomeni ottici ondulatori ed il loro limite geometrico.Viene fornita una breve introduzione ala meccanica quantistica, base per lo studio della struttura della materia.

REQUISITI

Conoscenza degli argomenti trattati nel corso diFisica I.

PROGRAMMA

IMODULO:ELETIROMAGNETISMO

Impegno (ore) lezione: 40 esercitazione:18 Elettrostatica nel vuoto Hore]

Forza elettrica.Campo elettrostatico.Lavoro e potenziale.Legge di Gauss.Conduttorie conden-satori. Energia elettrostatica.

Campo elettrostatico in un dielettrico[6ore]

Trattazione macroscopica dei dielettrici isotropi.Trattazione microscopica:polarizzabilità elet-tronica di un gas.Polarizzabilità dei solidi:suscettività dielettrica come tensore. Condizioni al contorno per i vettori campo elettrico e spostamento elettrico.

Correnti elettriche in regime stazionario[2ore]

Legge di Ohrn.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, spettrometro di massa, effetto Hall, esperimento di Thornson.Forze magnetiche su correnti.- Galvanometro.

Campi magnetici generati da correnti stazionarie.Legge della circuitazione di Ampère.

Proprietà magnetiche dei materiali.[4ore]

Analogia tra dipoli elettrici e magnetici. Magnetizzazione. Descrizione macroscopica sostanze dia-para-ferromagnetiche.

Fenomeni induttivi:[4 ore]

Legge di Faraday - Lenz - Henry. Betatrone. Principio di conservazione della carica.Equazione di Ampère - Maxwell. Autoinduzione - Energia campo magnetico (circuito RL).Oscillazioni libere.(circuito LC), oscillazioni (circuito RLC) libere e forzate.Reattanza e impedenza ricavate con metodo simbolico.Mutua induzione;Trasformatore.

Onde (2ore)

Descrizione del moto ondulatorio, propagazione dell'onda in una corda.

Onde elettromagnetiche.[10 ore}

Equazioni di Maxwell,onde elettromagnetiche.Energia,intensità quantità di moto dell'onda E.M. Teorema di Poynting. Spettro elettromagnetico.La luce.

LABORATORIO [4ore}

1.Misura di resistenza con ponte di Wheatstone e di temperatura con sensore PTI00.

2. Studio delle oscillazioni forzateinun circuito RLC mediante uso di oscilloscopio e generatore di segnali,e simulazioni al calcolatore di transitoriincircuiti RC e RLC

ESERCITAZIONI.[14ore}

Esercizi svolti in aula su argomenti trattati nel corso

IIMODULO:FENOMENI ONDULATORI

Impegno (ore) lezione:36 esercitazione:16 Interazione onda Elettromagnetica con la materia.[8ore}

Analisi qualitativa del corpo nero, ipotesi di Plank.Quantizzazionedell'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[8ore}

Leggi della riflessione e della rifrazione:Legge di Snell. Coefficienti di riflessione e trasmissione.

Specchi, diottri, lenti. Strumenti ottici.

Fenomeni ondulatori.[lOore}

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.Reticolo di 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 mezzi anisotropi.Elissoide di Fresnel, lamina birifrangente.

Struttura della materia.[lOore]

Proprietà ondulatorie della materia: diffrazione di elettroni.Relazione di de Broglie,Funzione d'onda.Equazione d'onda. Equazione di Schrodìnger. Principio di indeterminazione di Heisenberg. Livelli energetici di una particella caricainun potenziale."a scatola". Principio di funzionamento del laser.

LABORATORIO[4ore}

1.Misura dell'indice di rifrazione con il metodo 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);

ESERCITAZIONI[12ore}

Esercizi svolti in aula su argomenti trattati nel corso.

BIBLIOGRAFIA Testi di riferimento:

Amaldì,Bizzarri, Pizzella,Fisica generale, Zanichelli.

P.Mazzoldi, M.Nìgro,C.Voci Fisica VoI. Il.

M. Alonso, Ej.Firm,Elementi di fisica per l'università. VoI. Il, Masson, Milano.

Testiausiliari:

Tartaglia, Esercizi svolti di elettromagnetismo e ottica, Levrotto e Bella, Torino.

Halliday, Resnick, Kranem Fisica Il, Ed.Ambrosiana, Milano

ESAME

a) L'esame consta di una prova scritta e una orale, contestuali.

b) 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. Non occorre prenotarsi per lo scritto.

c) Lo statino deve essere presentato all'atto di sostenere l'esame orale.

P1902 FISICA GENERALE Il

Scopo dei corsi di fisica è quello di dare una visione coerente ed unificata dei fenomeni fisici e dei metodi che ne permettono lo studio. Nella primo Modulo vengono trattat lein terazioni elettromagnetiche analizzate in termini di campi. Sono discusse le leggi fondamentali dell 'elet-tromagnetismo (nelvu oto e nella materia) che si compendiano nelleequazioni di Maxwell.

Particolare rilievo è dato allo studio dell'ondaelettromagnetica,come estensione delle equazio-ni di Maxwell.Nel secondo Modulo viene trattata l'interazione dell'onda elettromagnetica con lamateria,nonché i fenomeni ottici ondulatoried il loro limite geometrico.Viene fornita una breve introduzione ala meccanica quantìstìca, base per lo studio della struttura della materia.

REQUISITI

Conoscenza degli argomenti trattati nel corso diFisicaI.

PROGRAMMA

IMODULO:ELETIROMAGNETISMO

Impegno (ore) lezione:38 esercitazione:18 Elettrostatica nel vuoto [4ore}

Forza elettrica.Campo elettrostatico.Lavoro e potenziale.Legge diGauss.Conduttori e conden-satori. Energia elettrostatica.

Campo elettrostatico in un dielettrico[6ore}

Trattazione macroscopica dei dielettrici isotropi.Trattazione microscopica:polarizzabilità elet -tronica di un gas. Polarizzabilità dei solidi: suscettività dielettricacome tensore.Condizioni al contorno per i vettori campo elettrico e spostamento elettrico.

Correnti elettriche in regime stazionario[2ore}

Legge di Ohrn.Effetto [oule - Forza elettromotrice.Interpretazionemicroscopica della condu-zione dei metalli.

Campo magnetico statico.[Sore}

La forza di Lorentz.Moto di cariche in campi magnetici.Ciclotrone, spettrometro di massa, effetto Hall, esperimento di Thomson.Forze magnetiche su correnti.- Galvanometro.

Campi magnetici generati da correnti stazionarie. Legge della circuitazione di Ampère.

Proprietà magnetiche dei materiali.[4ore}

Analogia tra dipoli elettrici e magnetici. Magnetizzazione. Descrizione macroscopica sostanze dia-para-ferromagnetiche.

Fenomeni induttivi:[4 ore]

Legge di Faraday- Lenz - Henry.Betatrone. Principio di conservazione della carica. Equazione di Ampère-Maxwell. Autoinduzione - Energia campo magnetico (circuito RL).Osciliazioni libere.(circuito Le), oscillazioni (circuito RLC) liberee forzate.Reattanza e impedenza ricavate con metodo simbolico.Mutua induzione; Trasformatore.

Onde (2ore)

Descrizionedel moto ondulatorio,propagazione dell'onda in una corda.

Onde elettromagnetiche.[S ore}

Equazioni di Maxwell, onde elettromagnetiche.Energia, intensità quantità di moto dell'onda E.M. Teorema di Poynting.Spettro elettromagnetico.La luce.

LABORATORIO [4ore]

1. Misuradi resistenza con pontediWheatstoneeditemperaturacon sensore PT100.

2.Studio delleoscillazioniforzate in un circuitoRLC medianteuso di oscilloscop ioe generatore di segnali, e simulazioni al calcolatore di transitori in circuiti RC eRLC

ESERCITAZIONI.[14ore]

Esercizi svolti inau lasu argomentitrattatinel corso

IIMODULO:FENOMENI ONDULATORI

Impegno (ore) lezione:38 esercitazione:18 Interazione onda Elettromagnetica con la materia.[8ore]

Analisi qualitativa del corpo nero,ipotesi di Plank.Quantizzazione dell 'energia elettromagneti-ca:effetto fotoelettrico.Propagagazione ondeelettro m agn etiche nellamateria :dispersione, velocità di fase e di gruppo.

Onda elettromagnetica in un mezzo:risp osta in frequenza (indice di rifrazione complesso).

Ottica geometrica[8ore]

Leggi della riflessione e della rifrazione:LeggediSnell. Coefficienti di riflessione e trasmissione.

Specchi, diottri,lenti. Strumenti ottici.

Fenomeni ondulatori.[12ore]

Interferenza di onde prodotte da 2 sorgenti.Coerenza.Interferenza da N sorgen ti coerenti, da lamine.Onde stazionarie.Diffrazione:fenomenidi Fraunhoferda una fenditura.Potere separa-tore.Reticolodi diffrazione e calcolo del suo potere separatore.Diffrazioneda cristalli, di raggi X.Polarizzazionedella luce. Sostanze dicroiche.angolo di Brewster,attivitàottica. Onda E.M.in mezzi anisotropi. Elissoide di Fresnel,lamina birifrangente.

Struttura della materia.[lOore]

Proprietà ondulatorie della materia: diffrazione di elettroni.Relazione di de Broglie, Funzione d'onda.Equazione d'onda. Equazione di Schrodinger,Principio di in d eter m in az ion e di Heisenberg. Livelli energetici di una particella carica in un potenziale. "a scatola".Principio di funzionamento del laser.

LABORATORIO[4ore]

1. Misura dell'indicedi rifrazione con il metodo del prisma.

2.Misura di lunghezza d'onda della luce mediante reticolo di diffrazionee misura di indice di rifrazionemediante luce polarizzata e angolo diBrewster (con rivelatorea fotodiodo);

ESERCITAZIONI[14ore]

Esercizi svolti in aula su argomenti trattati nel corso.

BIBLIOGRAFIA Testi di riferimento:

P.Mazzoldi, M.Nigro,C.Voci Fisica VoI. II.

M.Alonso, E.J.Finn, Elementi di fisica per l'università.VoI. II, Masson,Milano.

Testiausiliari:

Tartaglia, Esercizi svolti di elettromagnetismo e ottica, Levrotto e Bella, Torino.

Halliday, Resnick,Kranem Fisica II,Ed.Ambrosiana,Milano Amaldi, Bizzarri, Pizzella,Fisica generale, Zanichelli.

ESAME

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 si è svol-to lo scritsvol-to stesso,purchè entro l'anno solare. Superato tale tempo senza aver sostenuto l'orale con esito favorevole lo scritto deve essere comunque ripetuto.

c) La prova scrittarimane valida, nei limiti ditemp o 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 Dipartim ento di Fisicaentroilgiorno precedentequello dello scritto.Non occorre prenotarsi per lo scritto.

e) Lo statino deve esserepresenta~oall'atto di sostenere l'esame orale.

Nel documento MECCANICA INGEGNERIA (pagine 75-80)