Classe delle lauree in: Ingegneria Industriale (L9)

Corso di laurea in: Ingegneria Elettrica

Anno accademico: 2015 - 2016

Tipo di attività formativa: Caratterizzante

Ambito disciplinare: Fisica

Settore scientifico disciplinare: Fisica Sperimentale (FIS/01

CFU: 6

Titolo dell’insegnamento: Fisica Sperimentale

Codice dell’insegnamento: 2123

Tipo di insegnamento: obbligatorio

Anno: secondo

Semestre: primo

DOCENTE: Prof. IASELLI Giuseppe giuseppe.iaselli@poliba.it ARTICOLAZIONE IN TIPOLOGIE DIDATTICHE: Il corso comprende 48 ore di lezioni teoriche e di esercitazioni numeriche CONOSCENZE PRELIMINARI: Nozioni generali di meccanica, termodinamica, campi elettrostatici e campi magnetostatici OBIETTIVI FORMATIVI: Conoscenza e maturazione dei concetti basilari dell’elettromagnetismo e dell’ottica. Conoscenze basilari dei meccanismi delle onde elettromagnetiche. PROGRAMMA: 1 Oscillazioni ed onde Moto armonico semplice, proprietà dell'equazione differenziale dell'oscillatore armonico, energia dell'oscillatore armonico, somma di moti armonici sullo stesso asse e su assi ortogonali, oscillatore armonico smorzato da una forza di attrito costante, oscillatore armonico smorzato da una forza viscosa, oscillatore armonico forzato, introduzione ai fenomeni ondulatori, onde piane armoniche, onde elastiche in una corda tesa, cenni di onde elastiche in una sbarra solida e nei gas, propagazione dell'energia in una corda tesa, oscillazioni elettriche, circuiti in corrente alternata, resistori in un circuito C.A., induttori in un circuito C.A., condensatori in un circuito C.A., il circuito RLC serie e parallelo, risonanza. 2 Equazioni di Maxwell Flusso del campo elettrostatico, legge di Gauss, divergenza del campo elettrostatico, legge di Ampere- Maxwell, le equazioni di Maxwell, proprietà integrali del campo elettrostatico, teorema di Gauss in forma differenziale, teorema della divergenza, divergenza in coordinate cartesiane, rotazionale di un campo vettoriale, teorema di Stokes, uso formale degli operatori differenziali, proprietà differenziali del campo elettrostatico, equazione di Poisson e di Laplace per il potenziale elettrostatico, le equazioni di Maxwell in forma differenziale, onde piane, onde armoniche, onde elettromagnetiche piane, deduzione delle onde elettromagnetiche piane dalle equazioni di Maxwell, energia e quantità di moto di un'onda elettromagnetica (vettore di Poynting e pressione di radiazione), polarizzazione dell'onda elettromagnetica, radiazione elettromagnetica da dipolo elettrico oscillante, esperimento di Hertz, velocità della luce, cenni su esperimenti per la misura della velocità della luce. 3 Riflessione e rifrazione della luce La luce: l'indice di rifrazione, Principio di Huygens-Fresnel, il principio di Fermat, le leggi della riflessione e rifrazione e loro deduzioni dal principio di Huygens-Fresnel e Fermat. 4 Interferenza Fenomeni di interferenza: sorgenti luminose coerenti, esperimento di Young, interferenza della luce su lamine sottili, cuneo sottile, anelli di Newton, onde elettromagnetiche stazionarie: esperienza di Hertz, interferenza di N sorgenti elettromagnetiche sincrone. 5 Diffrazione Fenomeni di diffrazione di Fraunhofer e Fresnel, diffrazione di Fraunhofer ad una fenditura rettilinea, diffrazione di Fraunhofer ad una fenditura circolare e da un disco opaco, il reticolo di diffrazione, spettroscopia col reticolo di diffrazione. METODI DI INSEGNAMENTO: Lezioni ed esercitazioni numeriche in aula supportate da PC portatile e proiettore; chiarimenti a richiesta forniti dal docente; esercizi da svolgere “a casa” CONOSCENZE E ABILITÀ ATTESE: Conoscenza e maturazione dei concetti basilari dell’elettromagnetismo e dell’ottica. Conoscenze basilare dei meccanismi delle onde elettromagnetiche. Capacità di calcolo numerico su semplici sistemi fisici

SUPPORTI ALLA DIDATTICA: PC portatile e proiettore; libro di testo e appunti del docente in formato elettronico CONTROLLO DELL’APPRENDIMENTO E MODALITÀ D’ESAME: Esoneri scritti relativi a teoria ed applicazioni; esame scritto relativo a teoria ed applicazioni per coloro che non superano gli esoneri; esame orale a richiesta dello studente o a discrezione del docente. TESTI DI RIFERIMENTO PRINCIPALI: Mazzoldi – Nigro – Voci, Elementi di Fisica, Elettromagnetismo ed Onde (II edizione) Mazzoldi – Nigro - Voci, Fisica, vol. I, vol. II Chiaradia – Guerriero – Selvaggi, Fisica II Elettrostatica e correnti ULTERIORI TESTI SUGGERITI: Su richiesta.

Degree class: Industrial engineering

First level (three year) degree: Electrical engineering

Academic year: 2015- 2016

Type of course Characterizing

Disciplinary area: Physics

Scientific Discipline Sector: FIS02/A1

ECTS Credits: 6

Title of the course: Experimental Physics

Code:

Type of course: compulsory

Year: 2rd year

Semester: 1st semester

LECTURER: Prof. IASELLI Giuseppe giuseppe.iaselli@poliba.it HOURS OF INSTRUCTION 48 hours of in-class lectures and numerical applications PREREQUISITES: General concepts of classical mechanics, thermodynamics, static electric fields, static magnetic fields AIMS: Uunderstanding and knowledge of basic concepts of electromagnetism and optics. Ability in solving numerically simple physical system PROGRAMME: 1 Oscillations and waves Simple harmonic motion, properties of the differential equation of the harmonic oscillator, the harmonic oscillator energy, the sum of harmonic motions on the same axis and orthogonal axis, damped harmonic oscillator by a constant friction force, harmonic oscillator damped by a viscous force, forced harmonic oscillator, introduction to wave phenomena, harmonic plane waves, elastic waves in a stretched string, basis of elastic waves in a solid bar and gases, the energy propagation on a rope, electrical oscillations, alternating current circuits, resistors in an AC circuit, inductors in an AC circuit, capacitors in an AC circuit, the circuit RLC series and parallel, resonance. 2 Maxwell’s equations Gauss’ law, divergence of the electrostatic field, Ampere-Maxwel law, Maxwell's equations, integral properties of the electric field, Gauss' law in differential formalism , the divergence theorem, divergence in Cartesian coordinates,, Stokes theorem, use of differential operators, differential properties of the electrostatic field, Laplace and Poisson equation for electrostatic potential, Maxwell's equations in differential formalism , plane waves, harmonic waves, electromagnetic waves, deduction of plane electromagnetic waves from Maxwell's equations, energy and momentum of an electromagnetic wave (Poynting vector and radiation pressure), polarization of the electromagnetic wave, electromagnetic radiation from oscillating electric dipole, Hertz experiment, the speed of light, signs of experiments to measure the speed of light. 3 Reflection and refraction of light The index of refraction, Huygens-Fresnel principle, Fermat's principle, the laws of reflection and refraction and their deductions from the principle of Huygens-Fresnel and Fermat. 4 Interference Interference phenomena: coherent light sources, Young's experiment, interference on thin films, Newton's rings, static electromagnetic waves: the Hertz experience, synchronous electromagnetic interference of N sources. 5 Diffraction Fraunhofer and Fresnel diffraction, Fraunhofer diffraction through a slit, Fraunhofer diffraction through a hole diffraction grating, grating spectroscopy . TEACHING METHODS: In class lectures and numerical applications; some experimental testing. EXPECTED OUTCOME AND SKILL: Uunderstanding and knowledge of basic concepts of electromagnetism and optics. Ability in solving numerically simple physical system TEACHING AIDS: 1 portable PC, a projector, a textbook and supplementary notes EXAMINATION METHOD: The exam consists of two written tests broken down into 2 parts: theory (closed book) and applications (open book).

Students who fail the tests must take a written exam and, if they wish, an oral one. BIBLIOGRAPHY: Mazzoldi – Nigro – Voci, Elementi di Fisica, Elettromagnetismo ed Onde (II edizione) Mazzoldi – Nigro - Voci, Fisica, vol. I, vol. II Chiaradia – Guerriero – Selvaggi, Fisica II Elettrostatica e correnti FURTHER BIBLIOGRAPHY: Upon request.