L'insegnamento di Fisica Sperimentale D ha lo scopo di:

(i) introdurre lo studente allo studio ed all’applicazione del metodo sperimentale, che costituisce un fondamentale strumento di indagine non solo in Fisica, ma in ogni disciplina scientifica;

(ii) insegnare gli elementi fondamentali dell'Elettromagnetismo e dell'Ottica, mostrando l’universalità delle leggi della Fisica e la loro applicazione nell’interpretazione dei fenomeni naturali;

(iii) insegnare allo studente come esprimere in forma quantitativa, trattabile con adeguato formalismo matematico, le evidenze sperimentali di un fenomeno fisico.

Lo studente

• conosce le principali grandezze fisiche impiegate per rappresentare i fenomeni elementari negli ambiti dell'Elettromagnetismo e dell'Ottica, la loro definizione e le rispettive unità di misura nel Sistema Internazionale;

• conosce i principi fisici alla base dei fenomeni menzionati e mostra di aver compreso a fondo le leggi sperimentali che li descrivono ed i limiti di tali descrizioni;

• comprende i legami che sussistono tra le grandezze fisiche che descrivono un fenomeno naturale e sa rappresentarli mediante formalismo matematico.

Lo studente è capace di applicare le conoscenze di base sopra descritte per:

• determinare le grandezze fisiche pertinenti alla descrizione di un fenomeno fisico negli ambiti dell'Elettromagnetismo e dell'Ottica, ponendo attenzione al loro carattere scalare o vettoriale, alle dimensioni fisiche e alle relative unità di misura;

• identificare le leggi fisiche adeguate alla descrizione quantitativa di un fenomeno, ponendo attenzione ai limiti di validità del modello utilizzato;

• determinare l’evoluzione del fenomeno fisico su scala spaziale e/o temporale risolvendo le equazioni che lo governano ed analizzando criticamente i risultati ottenuti in relazione al loro significato fisico.

Elettromagnetismo

Induzione elettromagnetica e legge di Ampère-Maxwell: legge di Faraday, legge di Lenz, coefficienti di autoinduzione e mutua induzione, energia magnetica, equazione di continuità, legge di Ampère-Maxwell, corrente di spostamento, equazioni di Maxwell, circuiti elettrici in transitorio.

Onde elettromagnetiche: intensità, polarizzazione, onde piane, spettro delle onde elettromagnetiche, vettore di Poynting, pressione di radiazione, radiazione prodotta da una carica accelerata e da un dipolo elettrico oscillante, onde elettromagnetiche in mezzi dielettrici, assorbimento, riflessione e rifrazione delle onde, indice di rifrazione, luce polarizzata.

Ottica

Interferenza e diffrazione: interferenza di due o più sorgenti, onde stazionarie, interferenza in lamine sottili, principio di Huygens-Fresnel, diffrazione di Fraunhofer, reticolo di diffrazione.

L’insegnamento fa uso del formalismo matematico sviluppato nell’insegnamento di Analisi Matematica I e Geometria e prosegue gli argomenti trattati nell'insegnamento di Fisica Sperimentale A+B.

La verifica della preparazione avviene mediante esame che potrà essere sostenuto in uno degli appelli stabiliti dal calendario della Scuola.

L'esame consiste in una prova scritta e, su richiesta del docente o dello studente, in una prova orale facoltativa. La prova scritta è selettiva: se non viene superata lo studente non supera l’esame. La prova scritta consiste nella soluzione di quattro quesiti, che possono avere sia carattere numerico che teorico, volti ad accertare:

• la comprensione dei principi fisici alla base dei fenomeni naturali negli ambiti dell'Elettromagnetismo e dell'Ottica; la comprensione delle leggi sperimentali che li descrivono e dei limiti di tali descrizioni;

• la capacità nel determinare le grandezze fisiche pertinenti alla descrizione di un fenomeno fisico negli ambiti menzionati, nel ricavare le relazioni tra di esse e nel porre attenzione all’analisi dimensionale delle relazioni ottenute, alla natura scalare o vettoriale delle grandezze coinvolte ed ai limiti di validità del modello utilizzato;

• la capacità nel determinare l’evoluzione del fenomeno su scala spaziale e/o temporale risolvendo le equazioni che lo governano ed analizzando criticamente i risultati ottenuti in relazione al loro significato fisico;

• la capacità di ragionamento critico di fronte ad un problema di carattere fisico e la capacità di organizzarne la soluzione in modo lineare, logico ed efficace.

L’eventuale prova orale inizia dalla discussione della prova scritta e mira all’accertamento del grado di comprensione degli argomenti previsti dal programma completo dell’insegnamento. L’esito della prova orale facoltativa può essere sia migliorativo che peggiorativo rispetto all’esito della prova scritta.

Nel caso di un voto complessivo insufficiente o di rifiuto da parte dello studente del voto conseguito in un appello, lo studente dovrà sostenere l’esame in uno dei successivi appelli ordinari.

cartaceo o ebook