CdSFISICA
Codice033BB
CFU12
PeriodoAnnuale
LinguaItaliano
Al completamento del corso, gli studenti e le studentesse avranno acquisito conoscenze finalizzate a progettare, realizzare, modellare e comprendere esperimenti di base di elettricità, elettromagnetismo, ottica, e a eseguire misure di grandezze elettriche. In particolare saranno capaci di:
- Modellare, comprendere e analizzare il comportamento di circuiti elettrici con resistenze, condensatori, induttori e bobine, diodi e transistor bipolari, sia in continua che in alternata;
- Utilizzare abilità e conoscenze tecniche nencessarie per: (i) l'uso di una vasta gamma di strumentazione elettronica, tra cui multimetri, convertitori analogico/digitali, oscilloscopi, generatori di funzioni e di tensione; (ii) l'impiego di software di analisi dati; (iii) la realizzazione e gestione di sistemi di acquisizione dati automatizzata;
- Ideare, realizzare, e interpretare semplici esperimenti di ottica di polarizzazione, interferenza e diffrazione;
- Esercitare le proprie capacità critiche per valutare semplici modelli fisici, analizzare dati e compararli con le attese usando approcci di manipolazione statistica dei dati, simulare analiticamente semplici modelli fisici.
At the successful completion of the course, the student will own the ability to design, carry out, model and understand basic experiments involving electricity, electromagnetism and optics and to realize measurements of electrical quantities. In particular, he/she will be able to:
- Model, understand and analyze the behavior of electric circuits comprising of resistors, capacitors, inductances and coils, diodes and bipolar transistors, in the steady state and alternate regimes;
- Acquire the technical skills needed to use: (i) a range of electronic instrumentation such as, multimeters, oscilloscopes, function and voltage generators; (ii) software tools for basic data manipulation and analysis; (iii) computer-controlled data acquisition;
- Conceive, realize and interpret simple experiments in polarization, interferential and diffraction optics;
- Exercise his/her critical abilities in assessing the validity of simple physical models, in analyzing data and critically compare them with the expectations by using statistical data manipulation approaches and in simulating simple physical models.
Gli studenti e le studentesse saranno valutati in relazione alle conoscenze acquisite nel corso. Durante la prova pratica di laboratorio dimostreranno la capacità di realizzare un semplice esperimento, di svolgere le misure, acquisire dati e interpretarli criticamente. Nella prova orale discuteranno gli argomenti e aspetti generali coinvolti nell'esperienza pratica, contestualizzandoli nell'ambito dell'elettricità, elettromagnetismo, ottica, mettendo a frutto le proprie conoscenze per sviluppare e usare modelli fisici, di cui metteranno in luce applicabilità e limitazioni.
Metodi di verifica:
- Esame finale orale
- Dimostrazione finale di laboratorio
- Relazioni di laboratorio
In caso di misure di emergenza sanitaria che limitino le possibilità di esami in presenza, la prova pratica potrà essere sostituita da test erogati in remoto.
Informazioni aggiuntive:
le verifica delle varie conoscenze richiesta per il superamento dell'esame finale non si basa su pesi predefiniti, ma gli studenti e le studentesse devono superare la prova pratica per essere ammessi all'esame orale. Studenti e studentesse sono anche incoraggiati a partecipare attivamente alle frequenti discussioni in classe previste nel corso e nelle sessioni pratiche. La soluzione di esercizi pratici e la preparazione di relazioni di gruppo periodiche e obbligatorie sono anche incluse nelle modalità di verifica delle conoscenze.
The student will be assessed on his/her skills against the expected outcomes of the course. During the practical (laboratory) test he/she will demonstrate the ability to setup a simple experiment, to carry out the measurements and acquire the relevant data, and critically interpret them. In the oral test he/she will discuss the fundamental background knowledge involved in the experiment and in the general contents of the course, will show his/her competence in devising and handling physical models and in critically evaluating their applicability and limitations.
In case of emergency measures preventing face-to-face exams, the practical test will be replaced by a remotely handled test.
Methods:
- Final oral exam
- Final laboratory practical demonstration
- Laboratory reports
Further information:
There is no predefined weighting in the final evaluation, but students must successfully complete their final laboratory demonstration prior to the oral test. Students are also encouraged to a pro-active participation in the discussions during the classroom lectures and the practical (laboratory) activities. The solution of practical exercise and the mandatory preparation of group periodical written reports are also included among the student duties.
Il corso prevede l'acquisizione delle seguenti capacità principali:
- esecuzione di semplici esperimenti di elettricità, magnetismo e ottica;
- presa dati con strumentazione dedicata, eventualmente remotizzata, e costruzione dei modelli fisici;
- analisi e trattamento dati via software (Python);
- acquisizione dati automatizzata via hardware (Arduino e piattafome National Instruments).
The following main capabilities will be acquired by the students:
- realization of simple experiments in electricity, magnetism, optics;
- data acqusition via specific instrumentation, possibly remotely operated, and development of physical models;
- data reduction and analysis through scientific-oriented software (Python)
- computer-controlled data acquisition thorugh specific hardware (Arduino and National Instruments platforms).
La modalità di verifica delle conoscenze e delle capacità prevede lo svolgimento di una prova pratica e di una prova orale, oltre alla consegna di un numero di relazioni e di esercizi obbligatori predefinito a inizo anno e alla realizzazione di un numero predefinito di esercitazioni pratiche. Informazioni aggiornate sulle modalità di esame saranno disponibili alla pagina di e-learning del corso, dove è anche mantenuta una raccolta di tutte le informazioni relative ad alcuni anni accademici precedenti.
In caso di emergenza sanitaria che impedisca l'attività in presenza, la prova pratica potrà essere sostituita da un prove erogate in remoto.
The assessment of the students' ablities foresees a practical and an oral test, as well as the preparation of reports and exercises in a number predefined at the beginning of the year and the completion of a predefined number of practical exercises. Updated information will be available at the e-learning page of the course , where a collection of relevant information pertaining to the past academic years is available as well.
In case of emergency measures preventing face-to-face didactical activities, the practical test will be replaced by a remotely handled test.
Il corso prevede lo svolgimento di esercitazioni pratiche in laboratorio didattico, che richiedono l'acquisizione delle necessarie norme di comportamento (manualità nella realizzazione di setup sperimentali e nell'acquisizione di misure, prevenzione dei rischi, abilità di self-assessment, etc.).
In caso di misure di emergenza sanitaria che impediscano attività in presenza, le esercitazioni pratiche verranno rimpiazzate da esercitazioni svolte in remoto con strumenti virtualizzati, con contenuti quanto più possibile simili alle esercitazioni pratiche convenzionali.
The course foresees participation in laboratory practice sessions, where the student will learn the necessary conduct and behavior (manual skills, risk and safety, self-assessment abilities, etc.).
In case of safety measures preventing face-to-face activities, the practice sessions can be replaced by remote session in virtual labs, with didactical contents mostly similar to the conventional practice sessions.
I comportamenti sono verificati nel corso delle esercitazioni pratiche in laboratorio didattico e nella verifica dei report obbligatori sulle attività.
The conduct is assessed during the practical exercises in the practice lab and thorugh evaluation of the lab reports on the acitivities carried out by the students.
Abilità nell’eseguire misure secondo il metodo scientifico e nel trattamento e rappresentazione dei dati; concetti di incertezza del dato sperimentale, errori strumentali e stocastici, propagazione dell’errore; metodi di interpolazione e best-fit; uso di software per la rappresentazione e l’analisi dei dati (contenuti tipici dei corsi di Laboratorio di Fisica I).
Abilities in taking measurements according to the scientific method and in the data reduction and representation; concepts of uncertainty, systematic and stochastic errors, error propagation; interpolation and best-fit methods; use of data analysis softwares (typical contents of Laboratorio di Fisica I).
Lezioni frontali, frequenza dei laboratori pratici (circa un pomeriggio a settimana per l'intero anno accademico) con svolgimento di semplici esperimenti in piccoli gruppi (due unità), preparazione di relazioni, svolgimento di esercizi, incluse semplici simulazioni analitiche, possibile visita di laboratori di ricerca.
In caso di emergenza sanitaria che impedisca l'attività in presenza, verranno realizzati laboratori pratici virtuali erogati da remoto, con contenuti quanto più possibile simili a quelli del laboratorio pratico convenzionale.
Delivery: face to face. In case of emergency measures, the acitivities, including practice sessions, will be organized remotely, keeping similar didactical contents.
Learning activities:
- attending lectures
- preparation of oral/written report
- participation in discussions
- individual study
- group work
- Laboratory work
Attendance: Mandatory
Teaching methods:
- Lectures
- Task-based learning/problem-based learning/inquiry-based learning
- laboratory
- possible visits to research labs
Programma di massima del corso:
- metodi di analisi dati e best-fit con Python (distribuito nel corso dell'anno);
- metodi avanzati per l'analisi di segnali dipendenti dal tempo (serie di Fourier, FFT, detezione sincrona numerica);
- acquisizione automatizzata dei dati con Arduino e con piattaforme National Instruments (distribuito nel corso dell'anno);
- acquisizione immagini di diffrazione/interferenza con camera CMOS;
- circuiti elettrici RC e misure in continua e in alternata con multimetri, convertitori A/D, oscilloscopi;
- diodi a giunzione e transistor bipolari: circuiti, applicazioni, misure, cenni di tecnologia;
- circuiti RLC, oscillazioni smorzate e forzate, risonanze;
- comportamento magnetico della materia, correnti parassite, materiali e circuiti ferromagnetici, auto e mutua induzione, trasformatori;
- ottica di polarizzazione e interferenza/diffrazione, cenni a materiali dicroici e birifrangenti, fotodiodi e laser a diodo.
Il programma dettagliato del corso, con indicazione dei contenuti, sarà disponibile alla pagina di e-learning del corso.
General programme:
- data reduction and analysis methods using Python (distributed);
- advanced methods for the analysis of time dependent signals (Fourier series, FFT, synchronous detection via numerical manipulation);
- automated data acquisition via Arduino and NI platforms (distributed);
- RC circuits and measurments in DC and AC with multimeters, A/D converters, oscilloscopes;
- diodes and bipolar transistor: circuits, applications, measurements, a few words on technology;
- RLC circuits, damped and forced oscillators, resonance;
- magnetic properties of the matter, eddy currents, magnetic circuits, auto and mutual induction, transformers;
- polarization and interference/diffraction optics, basics of dichroism and birefringence, photodiodes and diode lasers.
The detailed programme will be available at the e-learning page of the course.
La lettura di testi di Fisica Generale è consigliata per l'acquisizione di un utile background di conoscenze. Quando necessario, ulteriori indicazioni bibliografiche saranno fornite agli studenti durante il corso.
Materiale utile per la preparazione all’esame (numerose note esplicative e di approfondimento su concetti, tecniche ed esperienze pratiche, manuali della strumentazione, slides dell’a.a. 2011/12 preparate dalla Prof.ssa Laura Andreozzi, etc.) sono reperibili nella pagina di e-learning del corso. Il materiale didattico viene continuamente aggiunto e aggiornato nella pagina web secondo le necessità del corso (il materiale preparato negli anni precedenti è mantenuto disponibile).
The reading of any textbook on classical electromagnetism (general physics) is advised to set and reinforce the background of knowledge required for modeling and understanding the physical phenomena involved in the practice experiments. Specific and continuously updated material pertaining to the practical activity of the course is published on the web and available at the e-learning page of the course (past material is kept avalable as well). When needed, further bibliographical information will be provided to the students via the web.
Il corso prevede la realizzazione obbligatoria di esercitazioni pratiche in un numero minimo predefinito, comunicato nella pagina di e-learning del corso. Eventuali studenti non frequentanti devono contattare tempestivamente il docente allo scopo di determinare le modalità di fruizione.
The course foresees the mandatory realization of practical exercises, with a minimum predefined number as per the e-learning page of the course. Non-attending students are required to preliminarly contact the lecturer in order to deploy suitable participation methods.
La modalità di verifica delle conoscenze e delle capacità prevede lo svolgimento di una prova pratica e di una prova orale, oltre alla consegna di un numero predefinito di relazioni e esercizi e la realizzazione di un numero minimo predefinito di sessioni pratiche pomeridiane. Nel caso di impossibilità di attività didattica in presenza, l'esame sarà tenuto in forma telematica e la prova pratica sostituita da adeguata forma remota di esame. Informazioni dettagliate sulle modalità di esame saranno disponibili alla pagina di e-learning del corso.
The exam is broken into a practical and an oral part, and requires the previous preparation of reports and exercises in a predefined number and the realization of a minimum predefined number of practice exercises during the year. In case of emergency measures preventing face-to-face activities, the exam, including the practical part, will be handled remotely. Detailed information will be avaliable at the e-learning page of the course.