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Stefano FRABBONI
Professore Ordinario
Dipartimento di Scienze Fisiche, Informatiche e Matematiche sede ex-Fisica
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Insegnamento: Fisica generale III
Fisica (Offerta formativa 2024)
Obiettivi formativi
Conoscenza e capacità di comprensione
Il corso si propone di introdurre lo studente ai concetti fondamentali alla base dei fenomeni oscillatori ed ondulatori meccanici ed elettromagnetici, dell’ottica geometrica e dell’ottica ondulatoria.
Capacità di applicare conoscenza e comprensione
Lo studente dovrebbe acquisire i metodi per la soluzione di problemi di oscillazioni, onde ottica, interferenza e diffrazione.
Autonomia di giudizio
Al termine del corso lo studente potrà sviluppare un approccio critico nell'affrontare temi di oscillazioni ed onde dell’ottica geometrica e dell’ottica ondulatoria.
Abilità comunicative
Il corso si propone di fornire agli studenti la terminologia appropriata per confrontarsi con altri su problemi di oscillazioni ed onde.
Capacità di apprendimento
Il corso fornisce le basi per lo sviluppo della formazione professionale dello studente.
Per un ulteriore approfondimento degli obiettivi formativi, si rimanda alla lettura dei "Risultati di apprendimento attesi".
Prerequisiti
Nessuno obbligatorio. Conoscenze dai corsi di base del primo anno di meccanica, termodinamica, elettromagnetismo calcolo integrale e differenziale
Programma del corso
Parte 1: Oscillazioni armoniche, smorzate, forzate.
Fenomeni ondulatori: descrizione di un'onda. Equazione differenziale delle onde piane. Onde elastiche. Onde piane armoniche e analisi di Fourier. Onde longitudinali e trasversali. Propagazione dell'energia. Intensità di un'onda. Battimenti. Onde in più dimensioni. Pacchetti d'onde. Velocità di fase e gruppo. Effetto Doppler. (3CFU/24 ore).
Parte 2: Onde elettromagnetiche. Polarizzazione. Vettore di Poynting. Pressione di radiazione. Onde piane, sferiche, cilindriche. Radiazione prodotta da dipolo oscillante, da carica accelerata. Propagazione in un dielettrico. Dispersione. Onde elettromagnetiche nei conduttori. Spettro delle onde elettromagnetiche. Riflessione e Rifrazione della luce.
Ottica dei materiali anisotropi, birifrangenza, attività ottica. (3CFU/24 ore)
Parte 3: Ottica geometrica. Interferenza. Diffrazione di Fraunhofer e Fresnel. (3CFU 24 ore)
La scansione dei contenuti per CFU è da intendere come indicativa. Essa può infatti subire modifiche nel corso dell’insegnamento alla luce dei riscontri ricevuti degli studenti e delle studentesse.
Metodi didattici
Lezioni frontali esercitazioni numeriche e tutorato in presenza oppure, in caso di pandemia, online.
Lingua di erogazione del corso: italiano
Frequenza non obbligatoria.
Modalità per studenti lavoratori: gli studenti lavoratori che non possono frequentare le lezioni devono comunicarlo al docente e possono studiare gli argomenti sui libri di testo consigliati e il materiale didattico eventualmente distribuito.
Orario di ricevimento:
Martedì14-16
Giovedì 14-16
Edificio Fisica, studio al primo piano oppure su appuntamento richiesto via e-mail
Testi di riferimento
P. Mazzoldi, M. Nigro, C. Voci, "Fisica vol.I", III edizione, EdiSES, Capitolo X: onde meccaniche con problemi.
P. Mazzoldi, M. Nigro, C. Voci, "Fisica vol.II", III edizione, EdiSES, Capitoli dal XII al XVII con problemi.
Appunti del docente reperibili su moodle.unimore.it
Qualunque eserciziario Fisica Generale con esercizi di onde e ottica per esempio:
M Cantoni et al Fisica Generale- Problemi di onde e ottica. Società editrice Esculapio
Per approfondimento:
La Fisica di Feynman-Edizione Millennium
Zanichelli (2017)
S. Focardi, I. Massa, A. Uguzzoni, "Fisica Generale- Onde e Ottica" Seconda edizione. Casa Editrice Ambrosiana. Distribuzione esclusiva Zanichelli (2010).
A. Bettini, "Le onde e la luce" Zanichelli (1993)
E. Hecht, "Optics" Pearson ed. fifth edition (2016)
Verifica dell'apprendimento
Esame scritto di ammissione all'esame orale con eventuale prova intermedia: soluzione di un problema per ognuna delle tre part del corso: onde meccaniche; onde elettromagnetiche; ottica geometrica, interferenza, diffrazione. Durata 1 ora per problema. Valutazioni positive: A; B, C. C: comprensione del problema e impostazione corretta; B:
comprensione, impostazione e soluzione parziale corretta; A: soluzione completa e corretta, anche numerica dell'esercizio. Ammissione all’esame orale con tre valutazioni uguali o superiori a C.
Esame orale sui contenuti del corso, Durata standard 45 minuti. Valutazione: Conoscenza basilare degli argomenti e capacità parziale di applicare la conoscenza voto minimo (18/30) , conoscenza piena degli argomenti e capacità ottima di applicare la conoscenza voto massimo (30/30 e lode), graduazione dei voti intermedi in base al raggiungimento dei risultati di apprendimento attesi , compresi quelli trasversali dimostrati durante la prova d'esame.
Risultati attesi
Conoscenza e capacità di comprensione:
Tramite le lezioni lo studente acquisirà conoscenza fenomenologica e teorica dei seguenti
argomenti:
- oscillazioni meccaniche ed elettromagnetiche
- onde meccaniche ed elettromagnetiche.
- Indice di rifrazione dei materiali e propagazione delle onde elettromagnetiche nei materiali
- riflessione e rifrazione delle onde
- ottica geometrica
- interferenza e diffrazione.
Tramite le esercitazioni numeriche al termine del corso lo studente avrà sviluppato la capacità di analizzare i problemi sugli argomenti elencati.
Capacità di applicare conoscenza e comprensione:
Attraverso il superamento delle prove scritte intermedie e/o finali lo studente avrà sviluppato
la capacità di applicare i metodi di analisi dei problemi di oscillazioni ed onde illustrati nelle esercitazioni numeriche svolte in aula.
Autonomia di giudizio:
Grazie alla varietà di esempi di sistemi fisici studiati
al termine dell’insegnamento lo studente avrà migliorato le proprie capacità di scegliere autonomamente le metodiche di analisi dei problemi appropriate per le classi di argomenti affrontati nel corso e di valutare criticamente i risultati ottenuti.
Abilità comunicative:
Il colloquio finale permette di esprimere i concetti appresi con linguaggio fisico appropriato e sostenere una discussione in merito agli argomenti trattati.
Capacità di apprendimento:
Le attività descritte, in particolare le esercitazioni, consentono di acquisire gli strumenti metodologici indispensabili per potere autonomamente provvedere ad un adeguato aggiornamento ed approfondimento, che permetta allo studente di affrontare anche problemi nuovi e di approfondire in modo autonomo alcuni aspetti collaterali degli argomenti proposti nel corso.