Laboratorio di fisica II (A-L)novità!

Corso di laurea Triennale in Fisica (L - 30)
PROGRAMMA
dell’ insegnamento di Laboratorio di Fisica 2 (A-L)
Anno di corso 2014-2015
Periodo Primo e Secondo (Corso Annuale)
Settore scientifico-disciplinare FIS/01
CFU 12
Eventuali propedeuticità:
Avere superato l' esame di Laboratorio di Fisica 1.
Consigliato inoltre di avere superato l' esame di Fisica Generale 1 e 2.
Nome del docente Salvatore Costa
Obiettivi formativi:
Eseguire correttamente misure di grandezze fisiche nel campo dell' elettromagnetismo e dell'
ottica.
Progettare semplici esperienze negli stessi campi.
Analizzare correttamente i dati sperimentali.
Programma del corso:
LEZIONI
I Ciclo
1. STRUMENTI DI MISURA, INCERTEZZE, ELABORAZIONE E ANALISI DEI
DATI
Misurazione di una grandezza fisica - Strumenti di misura tarati – Errori e incertezze sul
risultato di una misura – Cifre significative e arrotondamenti – Rivisitazione delle procedure
di elaborazione e analisi di dati sperimentali.
2. RICHIAMO DI CONCETTI E DEFINIZIONI DI ALCUNE GRANDEZZE
ELETTRICHE
Carica elettrica, campo elettrico e potenziale, corrente elettrica, resistenza e capacità
elettrica – Loro unità di misura nel SI – Rete o circuito elettrico – Leggi di Kirchhoff –
Differenza di potenziale e forza elettromotrice.
3. STRUMENTAZIONE ELETTRICA DI BASE
Generatori di tensione e corrente ideali e reali – Resistenze variabili - Reostato e partitore di
tensione.
4. MISURA DELLA INTENSITA’ DELLA CORRENTE ELETTRICA
Effetti della corrente utilizzati negli strumenti per la misura della sua intensità Amperometri e galvanometri: resistenza interna e resistenza critica - Aumento della portata
di un amperometro: resistenza di shunt – Cenni sul moto dell’ equipaggio mobile di un
galvanometro.
5. MISURA DELLA CARICA ELETTRICA
Galvanometro balistico - Misura della carica elementare e verifica della sua quantizzazione:
esperienza di Millikan.
6. MISURA DELLA DIFFERENZA DI POTENZIALE O TENSIONE ELETTRICA
Voltmetro ad assorbimento: resistenza interna - Variazione della portata di un voltmetro –
Voltmetro elettrostatico - Misura della forza elettromotrice e della resistenza interna di una
pila.
7. MISURA DELLA RESISTENZA ELETTRICA
Metodo volt-amperometrico - Ohmmetro - Ponte di Wheatstone - Misura di una resistenza
di alto valore mediante la scarica di un condensatore - Variazione della resistenza con la
temperatura.
8. STRUMENTI ANALOGICI E DIGITALI
Principi di funzionamento base - Tester e multimetro digitale.
II Ciclo
1. TUBI ELETTRONICI E SEMICONDUTTORI
Diodo e triodo a vuoto: principio di funzionamento e rilievo delle loro caratteristiche –
Cenni sulla conduzione nei semiconduttori – Diodo a giunzione – LED - Transistor: rilievo
delle caratteristiche a base comune e ad emettitore comune – Parametri di amplificazione –
Conduttori gassosi: lampadina al neon – Oscillatore a denti di sega - Tubo a raggi catodici Oscillografo a raggi catodici e suo impiego.
2. MISURA DI CAMPI MAGNETICI E MOTO DI CARICHE ELETTRICHE
Campo magnetico all’interno di un solenoide - Effetto Hall - Bobine di Helmholtz Deflessione di cariche elettriche in campi elettrici e magnetici - Misura del rapporto
carica/massa dell’elettrone.
3. CIRCUITI ELETTRICI PERCORSI DA CORRENTE ALTERNATA
Circuiti alimentati con tensioni alternate: principi generali - Analisi mediante i diagrammi
vettoriali – Circuiti RLC in serie e in parallelo - Risonanza - Filtri passa-alto e passa-basso.
III Ciclo
1. OTTICA GEOMETRICA
Propagazione di onde elettromagnetiche nei mezzi - Misura della velocità della luce - Lenti
sottili: misura di distanze focali.
2. OTTICA FISICA
Sorgenti di luce - Spettro continuo e spettro di righe - Analisi spettroscopica di sorgenti nel
visibile: spettroscopi a prisma e a reticolo - Potere risolutivo e potere dispersivo Esperienze con luce polarizzata: verifica sperimentale della legge di Malus, misura di
concentrazione di soluzioni mediante un polarimetro.
ESERCITAZIONI IN LABORATORIO
I Ciclo
1. DETERMINAZIONE DELLA SENSIBILITA’ AMPEROMETRICA E DELLA
RESISTENZA INTERNA DI UN GALVANOMETRO
2. DETERMINAZIONE DELLA COSTANTE BALISTICA DI UN GALVANOMETRO
E MISURA DI CAPACITA’ INCOGNITE
3. COSTRUZIONE DI UN VOLTMETRO A DIVERSE PORTATE; MISURA DELLA
RESISTENZA INTERNA E VARIAZIONE DELLA PORTATA DI UN
VOLTMETRO
4. DETERMINAZIONE DELLA F.E.M. E DELLA RESISTENZA INTERNA DI UNA
PILA CON IL METODO POTENZIOMETRICO
5. MISURA DI RESISTENZE CON IL METODO VOLT-AMPEROMETRICO
6. REALIZZAZIONE E TARATURA DI UN OHMETRO
7. MISURA DEL COEFFICIENTE DI TEMPERATURA DELLA RESISTENZA DI
VARI MATERIALI
8. MISURA DI UNA RESISTENZA INCOGNITA CON IL PONTE DI WHEATSTONE
9. MISURA DI RESISTENZE DI VALORE ELEVATO MEDIANTE LA SCARICA DI
UN CONDENSATORE
10. ESPERIENZA DI MILLIKAN
II Ciclo
1.
2.
3.
4.
RILIEVO DELLA CARATTERISTICA DI UN DIODO A VUOTO
RILIEVO DELLE CARATTERISTICHE DI UN TRIODO
RILIEVO DELLA CARATTERISTICA DI UN DIODO A GIUNZIONE
RILIEVO DELLE CARATTERISTICHE DI UN TRANSISTOR CON BASE
COMUNE
5. RILIEVO DELLE CARATTERISTICHE DI UN TRANSISTOR CON
EMETTITORE COMUNE
6. REALIZZAZIONE E STUDIO DI UN OSCILLATORE A DENTI DI SEGA
7. MISURA DEL CAMPO MAGNETICO ALL’ INTERNO DI UN SOLENOIDE
8. TARATURA DI UNA SONDA DI HALL IN BISMUTO
9. ESPERIMENTI SUL COMPORTAMENTO DEI RAGGI CATODICI IN UN
CAMPO ELETTRICO E IN UN CAMPO MAGNETICO MEDIANTE IL TUBO DI
DEFLESSIONE
10. DETERMINAZIONE DEL RAPPORTO e/m DELL’ ELETTRONE MEDIANTE IL
TUBO DI WEHNELT
11. RILIEVO DELLA CURVA DI RISONANZA DI UN CIRCUITO RLC SERIE
12. RILIEVO DELLA CURVA DI RISONANZA DI UN CIRCUITO LC PARALLELO
13. CURVE DI RISPOSTA A SEGNALI SINUSOIDALI DI UN CIRCUITO RC SERIE
III Ciclo
1. MISURA DELLA VELOCITA’ DELLA LUCE
2. MISURA DELLA DISTANZA FOCALE DI UNA LENTE CONVERGENTE
3. DETERMINAZIONE DELLA DISTANZA FOCALE DI UNA LENTE
DIVERGENTE
4. DETERMINAZIONE DELL' INDICE DI RIFRAZIONE DI UN PRISMA DI VETRO
CON UNO SPETTROSCOPIO E MISURA DI LUNGHEZZE D' ONDA
5. MISURA DI LUNGHEZZE D' ONDA CON UNO SPETTROSCOPIO A RETICOLO
DI DIFFFRAZIONE
6. VERIFICA DELLA LEGGE DI MALUS E MISURA DELLA CONCENTRAZIONE
DI UNA SOLUZIONE CON DUE POLAROIDI
Attività didattiche previste:
Tre cicli di lezioni in aula seguiti ciascuno da un ciclo di esperienze in Laboratorio.
Metodi e criteri di valutazione dell’apprendimento:
L' esame prevede la valutazione di 3 relazioni sulle esperienze eseguite in Laboratorio e una prova
orale. Alla fine di ciascuno dei 3 cicli di esperienze in Laboratorio il docente assegna una
esperienza a ogni studente. Lo studente dovrà redigere e inviare al docente entro un tempo stabilito
dal docente (minimo 3 giorni lavorativi), esclusivamente per e-mail, una relazione sull' esperienza
assegnata. I formati accettati sono: .doc, .docx, .pdf. E' ovvio che lo studente deve avere frequentato
il Laboratorio e eseguito TUTTE le esperienze. Non è prevista la ri-esecuzione dell' esperienza
assegnata. Dopo la fine di un ciclo di turni in Laboratorio, l' inizio del ciclo successivo di lezioni è
ritardato, se necessario, di un numero di giorni appropriato a consentire la redazione di tali
relazioni. La prova orale verte su tutti gli argomenti del corso e può inoltre includere una
discussione specifica delle 3 relazioni.
Criteri per l’attribuzione del voto finale:
Media tra la votazione attribuita alle 3 relazioni (il che a sua volta avviene attribuendo un
peso crescente alle seconda e alla terza relazione rispetto alla prima) e la valutazione della
prova orale.