Ateneo - UPO

Ottica geometrica e complementi di ottica fisica. Misure spettroscopiche e di assorbimento luminoso. Complementi su circuiti in corrente continua ed alternata e misure elettriche. Filtri RC, LC, RLC. Dispositivi a semiconduttore: diodi, transistor e loro utilizzo circuitale. Uso di multimetri, alimentatori, generatori di segnale e dell'oscilloscopio. Sperimentazioni in laboratorio sui diversi argomenti.

G. Cannelli, Metodologie sperimentali in fisica, Terza edizione, EdiSES 2010 – ISBN: 9788879596794;
Robert L. Boylestad, Brian A. Olivari, "Introductory Circuit Analysis", 14th edition, Pearson 2022 - ISBN: 0137594119, 9780137594115
Testi indicati per Fisica generale II.
Materiale fornito dalla/dal docente.

Il corso completa la trattazione dei fenomeni elettromagnetici affrontando l’ottica geometrica, i fenomeni di interferenza, diffrazione e polarizzazione, nonché i circuiti in corrente alternata, i diodi, i transistor e i circuiti elettronici elementari.
L’insegnamento è articolato in attività di didattica erogativa (DE), dedicate alla trattazione degli aspetti teorici e metodologici, pari a circa un terzo dell’attività didattica complessiva, e attività di didattica interattiva (DI), costituite prevalentemente da esercitazioni e attività sperimentali di laboratorio, pari a circa due terzi dell’attività didattica complessiva. Completano l’insegnamento le attività di studio e autoapprendimento, comprendenti lo studio individuale, l’elaborazione e l’analisi dei dati acquisiti durante le esperienze di laboratorio e la redazione autonoma delle relazioni di laboratorio.
Dal punto di vista sperimentale, il corso ha l’obiettivo di fornire agli studenti le competenze necessarie per progettare ed eseguire esperimenti di laboratorio in modo autonomo e consapevole, applicando correttamente le tecniche di misura, la gestione degli strumenti e le procedure di acquisizione dati. Particolare enfasi è posta sulla valutazione critica dei dati sperimentali, sul trattamento statistico delle incertezze e sulla rappresentazione grafica dei risultati, così da sviluppare la capacità di confrontare quantitativamente le osservazioni sperimentali con le previsioni teoriche.
Le attività classificate come DI hanno quindi un ruolo centrale nel raggiungimento degli obiettivi formativi del corso, attraverso l’applicazione pratica dei contenuti teorici, l’esecuzione delle esperienze, l’analisi dei dati sperimentali e la discussione dei risultati.

Contenuti di analisi dati dell’insegnamento di “Laboratorio di Fisica I” (primo anno), collegamento con l’insegnamento svolto in parallelo di “Fisica generale II” (primo semestre del secondo anno).

Lezioni frontali su complementi di ottica e circuiti elettrici ed esercitazioni nel laboratorio di fisica con esperienze di elettromagnetismo, ottica e circuiti elettrici.

Le attività di laboratorio prevedono la partecipazione attiva degli studenti nella predisposizione e realizzazione delle esperienze, nell’acquisizione e nell’analisi dei dati e nella discussione dei risultati ottenuti. Gli studenti sono stimolati a confrontare criticamente i risultati sperimentali con le previsioni teoriche, a valutare l’adeguatezza delle procedure utilizzate e a individuare eventuali fonti di errore o criticità, sviluppando progressivamente autonomia di giudizio e capacità critica.

Controllo dell'apprendimento: verrà fatto mediante domande durante le lezioni frontali e le esercitazioni e mediante quiz di autovalutazione proposti sulla piattaforma D.I.R.
Le studentesse e gli studenti con disabilità o con Disturbi Specifici dell’Apprendimento (DSA) o con Bisogni Educativi Speciali (BES) possono richiedere servizi e strumenti specifici a loro dedicati rivolgendosi allo Staff Sviluppo e Coordinamento Carriere e Servizi alle Studentesse e agli Studenti e consultando la pagina dedicata del sito di Ateneo: https://uniupo.it/it/servizi/servizi-studenti-disabili-e-dsa
Le studentesse e gli studenti con disabilità, DSA, BES, una volta preso contatto con lo Staff di Ateneo, possono contattare la/il docente titolare dell'insegnamento in relazione alla declinazione delle modalità di esame, in merito agli aspetti didattici.

La valutazione si basa su tre elementi: le relazioni scritte relative alle esperienze di laboratorio, la tenuta del quaderno di laboratorio e un esame orale sulla fisica delle esperienze e sull’analisi statistica dei dati. L’esame orale include la discussione delle relazioni e la capacità di ripetere e discutere una delle esperienze presentate durante il corso.
Il voto complessivo deriva da una valutazione integrata dei tre elementi. Per il superamento dell’esame è richiesto il raggiungimento almeno del livello minimo previsto nei diversi Risultati di Apprendimento Attesi (RAA).

In particolare:
- le relazioni di laboratorio valutano la capacità di applicare conoscenza e comprensione, l’autonomia di giudizio e le abilità comunicative, attraverso la corretta descrizione del procedimento sperimentale, l’analisi dei dati, la rappresentazione dei risultati mediante tabelle e grafici e la loro interpretazione;
- il quaderno di laboratorio valuta la capacità di applicare correttamente le procedure sperimentali, documentare in modo ordinato e coerente il lavoro svolto e sviluppare autonomia nell’organizzazione e nell’analisi dell’attività sperimentale;
- l’esame orale valuta conoscenza e comprensione della fisica dei fenomeni trattati e delle principali tecniche di analisi statistica dei dati, nonché la capacità di discutere in modo consapevole le procedure sperimentali, i risultati ottenuti e il loro confronto con le previsioni teoriche.

La sufficienza si raggiunge con relazioni che dimostrino la comprensione del procedimento sperimentale e adeguate capacità di analisi dei dati, con un quaderno di laboratorio ordinato e coerente e con il superamento dell’esame orale, che attesti una conoscenza di base adeguata della fisica dei fenomeni trattati e delle principali tecniche di analisi statistica dei dati. Tali requisiti corrispondono al raggiungimento del livello minimo dei RAA indicato nella relativa sezione.
I livelli di valutazione più elevati corrispondono a un progressivo raggiungimento del livello avanzato dei RAA. L’eccellenza si raggiunge con la padronanza completa degli argomenti, relazioni di elevata qualità contenenti un’analisi critica e approfondita dei risultati, un quaderno di laboratorio preciso e sistematico e una discussione chiara, autonoma e tecnicamente appropriata degli aspetti sperimentali e teorici. È inoltre richiesto il confronto consapevole e quantitativo dei risultati sperimentali con le predizioni dei modelli, con la valutazione delle eventuali discrepanze e la loro interpretazione critica.
Per la preparazione delle relazioni e del quaderno di laboratorio, il materiale di riferimento è costituito dal materiale relativo alle esperienze di laboratorio, dalle indicazioni fornite durante le esercitazioni e dai dati sperimentali acquisiti. Per la preparazione dell’esame orale, lo studente deve fare riferimento al materiale didattico relativo alle lezioni frontali, alle esperienze svolte e ai metodi di analisi statistica dei dati indicati durante il corso.

Il corso di Laboratorio di Fisica II affronta lo studio sperimentale di fenomeni elettromagnetici, ottici ed elettronici, con l’obiettivo di consolidare le conoscenze teoriche e sviluppare competenze pratiche di misura, analisi e interpretazione dei dati. Nella prima parte vengono introdotti i componenti passivi dei circuiti elettrici (resistenze, condensatori e induttori) e i generatori di tensione e corrente, insieme alle tecniche di misura delle grandezze elettriche fondamentali mediante strumenti analogici e digitali. Si approfondisce l’uso dei generatori di forme d’onda, dei multimetri e degli oscilloscopi, applicandoli allo studio dei circuiti in corrente alternata, con particolare attenzione ai circuiti RC, RL e RLC, all’uso del metodo dei fasori, alla risonanza e alle proprietà dei filtri. Una parte del corso è inoltre dedicata alla simulazione di circuiti elettrici mediante software specifici. Segue l’introduzione ai dispositivi elettronici fondamentali, come diodi e transistor, e alle loro applicazioni nei circuiti elementari. Si affrontano inoltre i principi di funzionamento degli strumenti di misura elettronici avanzati e le basi dell’elettronica analogica, comprese le proprietà degli amplificatori. Il corso include anche elementi di ottica geometrica e fisica. Vengono richiamati e approfonditi i concetti di rifrazione, formazione delle immagini con lenti sottili e funzionamento degli strumenti ottici. Dal punto di vista ondulatorio, vengono trattati i fenomeni di interferenza e diffrazione, l’uso dei reticoli di diffrazione, la polarizzazione della luce e le sue applicazioni, fino allo studio dei processi di trasmissione e assorbimento della radiazione luminosa e alla legge di Lambert-Beer. Parallelamente alle lezioni frontali, il corso prevede nove esperienze di laboratorio, attraverso le quali gli studenti mettono alla prova le competenze acquisite, sviluppando capacità operative con la strumentazione, tecniche di acquisizione e gestione dei dati, analisi statistica dei risultati e confronto critico con i modelli teorici.

- Conoscenza e comprensione
Livello minimo per la sufficienza: conoscenza degli aspetti applicativi fondamentali dell'elettromagnetismo relativi alla propagazione e trasmissione della luce, alla propagazione di corrente continua e alternata, all'utilizzo di resistenze, condensatori e induttanze in semplici circuiti e all'utilizzo dei più semplici dispositivi a semiconduttore. Conoscenza degli elementi fondamentali di sicurezza elettrica.
Livello avanzato: conoscenza approfondita degli aspetti applicativi dell'elettromagnetismo relativi alla propagazione e trasmissione della luce, alla propagazione di corrente continua e alternata, all'utilizzo di resistenze, condensatori e induttanze in semplici circuiti e all'utilizzo dei più semplici dispositivi a semiconduttore.
- Capacità di applicare conoscenza e comprensione
Livello minimo per la sufficienza: capacità di predisporre un sistema sperimentale ed effettuare semplici misure di ottica. Capacità di utilizzare correttamente strumenti elettronici quali generatori, multimetri e oscilloscopi e di realizzare semplici circuiti elettrici.
Livello avanzato: capacità di predisporre in autonomia un sistema sperimentale ed effettuare correttamente misure di ottica. Utilizzo consapevole e corretto di strumenti elettronici quali generatori, multimetri e oscilloscopi. Capacità di progettare e realizzare semplici circuiti elettrici.
- Autonomia di giudizio
Livello minimo per la sufficienza: capacità di valutare la correttezza del metodo utilizzato e la plausibilità dei risultati ottenuti. Capacità di valutare una relazione di laboratorio attraverso il metodo della peer review.
Livello avanzato: capacità di valutare criticamente la correttezza del metodo utilizzato e dei risultati ottenuti e di individuare eventuali limiti o criticità. Capacità di valutare criticamente una relazione di laboratorio attraverso il metodo della peer review.
- Abilità comunicative
Livello minimo per la sufficienza: capacità di partecipare al lavoro di gruppo e di comunicare in modo chiaro le procedure sperimentali utilizzate attraverso la relazione di laboratorio. Capacità di utilizzare tabelle e grafici per comunicare le caratteristiche di funzionamento di un circuito o componente elettrico.
Livello avanzato: capacità di organizzare il lavoro di gruppo e di comunicare in modo chiaro e completo le procedure sperimentali utilizzate attraverso la relazione di laboratorio. Capacità di utilizzare in modo efficace tabelle e grafici per comunicare le specifiche di funzionamento di un circuito o componente elettrico.
- Capacità di apprendimento
Livello minimo per la sufficienza: acquisizione di una conoscenza adeguata dei metodi sperimentali dell'elettromagnetismo, dei circuiti elettrici e dell'ottica, tale da consentirne l'applicazione negli ambiti affrontati durante il corso.
Livello avanzato: acquisizione di una buona padronanza dei metodi sperimentali dell'elettromagnetismo, dei circuiti elettrici e dell'ottica, in modo da poter espandere autonomamente le proprie conoscenze nel proseguimento degli studi.