Programma di massima del Corso di Fisica Generale II

 

V. Flaminio

 

 

 

Nella prima parte del corso si coprira’ il capitolo dell’ottica (geometrica e fisica, limitatamente, per quest'ultima, alla diffrazione ed interferenza). Le lezioni saranno accompagnate da esperienze di laboratorio, organizzate nell'amb ito del corso di Esperimentazioni di Fisica II.

Tale parte durera' all'incirca un mese (19 ottobre - 20 Novembre).

Seguira' lo studio dell'elettrostatica, delle correnti elettriche e campi magnetici stazionari, dei campi elettrici e magnetici variabili. Nell'ultima parte del corso si riprendera' nuovamente l'ottica, facendo ora uso delle equazioni d i Maxwell.

Gli studenti dovranno superare un certo numero di "tests" (tentativamente sei) relativi agli argomenti svolti. Tali tests, se superati, esonereranno dalla prova scritta d’esame.. Vi saranno tre gruppi di esercitazioni (in modo da avere al piu’ 25 studenti per gruppo). I tests che verranno proposti saranno di regola semplici, il loro scopo e' infatti in parte quello di consentire allo studente (oltre che ai docenti) una "autoverifica" del grado di approfondimento dei contenuti del Corso.

Il corso sara' coordinato con quello di Esperimentazioni di Fisica II.

Quella che segue e’ una bozza tentativa del Corso che si intende svolgere. Il programma definitivo terra’ conto dei suggerimenti che potranno venire da parte di Colleghi e Studenti e/o di nuove ideee. Un programma "consuntivo" sara' res o disponibile alla fine del Corso.

 

 

 

Argomenti da svolgere

Commenti

 

OTTICA: Propagazione della luce in un mezzo; Riflessione e Rifrazione; Teorema di Fermat; Legge di Snell; Riflessione totale; Lenti e strumenti Ottici; Limiti dell’ottica geometrica; Fibre ottiche; Bundles di fibre; Rivelazione di debol i segnali luminosi; visione notturna; intensificatori d’immagini;

Natura della luce; Principio di Huygens; Interferenza di onde luminose; Problema della coerenza delle sorgenti; Interferometro di Michelson;

 

Questa parte sara’ accompagnata da esperienze di laboratorio, svolte nell'ambito di Esperimentazioni di Fisica II
 

Test finale su questa prima parte
   

ELETTROSTATICA: Cariche e campi elettrici; Isolanti, conduttori e semiconduttori; Linee di forza del campo elettrico; Potenziale elettrico; Energia elettrostatica. Moto di particelle cariche in un campo elettrico; L’oscillo scopio; Legge di Gauss; Prove sperimentali della legge di Gauss;

 

 

Uso dell’oscilloscopio in laboratorio

L’esperienza di Coulomb e limiti sulla massa del fotone;

Illustrazione di recenti ripetizioni di questo classico esperimento

 

Si fa l’ipotesi che a questo punto nel corso di Analisi Matematica II siano stati sviluppati tutti gli strumenti necessari per quanto segue

Potenziali e campi generati da distribuzioni di cariche stazionarie;

 

Potenziale generato da conduttori carichi in condizioni stazionarie; Problema generale dell’elettrostatica; Equazioni di Poisson e di Laplace;

  

Generatori di potenziali elettrici; Unita’ di misura adoperate in elettrostatica

Linee di forza del campo elettrico in una microstrip-gas-chamber (uso di un programma di calcolo)
   
   

Capacita’ e condensatori; Energia accumulata in un condensatore; Condensatori con dielettrici; Tipi di condensatori;

 

Uso dei condensatori in laboratorio

Energia di un dipolo in un campo elettrico;

 

Campi elettrici nei dielettrici; Il vettore D; Teoria di Debye; Equazione di Maxwell nei dielettrici;

  
 

Secondo test
   

Corrente elettrica; Legge di Ohm; Resistivita’; Energia e potenza in una resistenza; Legge di Joule e sue verifiche sperimentali; Modello per la conduzione elettrica; Densita’ di corrente; Semiconduttori; Effetti termoelett rici e cenni all’effetto fotoelettrico; Applicazioni;

 

 

 

Uso delle resistenze in laboratorio

Conduzione elettrica nei gas; Conduzione elettrica nei semiconduttori; Elettroni e lacune; Semiconduttori drogati; Diodi a semiconduttore; Diodi Schottky; Applicazioni dei diodi;

  

Elettricita’ nell’atmosfera

Uso dei diodi in laboratorio
 

Terzo test

Campi magnetici; Dipoli magnetici; Campo magnetico prodotto da una corrente; Definizione e proprieta’ del campo magnetico; Forza di Lorentz; Moto di una particella carica in un campo magnetico uniforme; Cenni agli accelerat ori di particelle; Relativita’ e campi magnetici;

Forza agente su di un conduttore percorso da corrente in un campo magnetico; Momento meccanico su di una spira percorsa da corrente; Ampeometro; Applicazioni del moto di particelle cariche in campo magnetico; Effetto Hall; Portatori di carica in un semiconduttore;

 

 

Misura del rapporto e/m in laboratorio

 

 

 

 

 

 

Quarto test
   

Correnti elettriche come sorgenti del campo magnetico; Legge di Biot e Savart; Legge di Ampere; Campo magnetico in un solenoide; Flusso del campo magnetico; Legge di Gauss per il campo magnetico; Corrente di spostamento;

 

 

Campi magnetici in laboratorio

Magnetismo nella materia; Dia-Para e Ferromagnetismo; Suscettivita’ magnetica; Esperimento di Einstein-de Haas; Temperatura di Curie; Isteresi magnetica; Campo magnetico terrestre;

  
 

Ferromagnetismo in laboratorio
   

 

 

 

 

 

Quinto test

Legge di Faraday; Forza elettromotrice; Legge di Lenz; Forze elettromotrici indotte e campi elettrici; Generatori; Motori elettrici; Induttanze; Trasformatori; Circuiti elettrici in corrente alternata; Raddrizzatori a diodo ; Moltiplicatori di tensione;

 

 

Circuiti in corrente alternata in laboratorio
   

Equazioni di Maxwell; Onde elettromagnetiche; Equazioni di Maxwell nella materia; Energia, quantita’ di moto e momento angolare associati ad un’onda elettromagnetica; Potenziali scalare e vettore; Invarianza di gauge;

  

Esperimento di Aharanov e Bohm;

Radiazione da una carica accelerata; Radiazione in un acceleratore di particelle; Onda elettromagnetica prodotta da un’antenna;

Illustrazione di recenti ripetizioni di questo esperimento
 

Sesto test
   

Diffrazione e polarizzazione; Reticolo di diffrazione; Diffrazione dei raggi X; Polarimetri; Polarizzazione per riflessione;

 

Esperienze sulla polarizzazione della luce
   

Sorgenti di luce coerenti. Connessioni tra elettromagnetismo e relativita’ ristretta. Tensore del campo elettromagnetico