Docente

prof. aggr. Diego CAUZ

Crediti

6 CFU

Lingua

Italiano

Obiettivi formativi specifici

Il corso si propone di fornire i concetti, le grandezze ed il metodo di approccio fisico per la descrizione e l’interpretazione dei fenomeni dell’induzione elettromagnetica, delle onde elettromagnetiche, nonché quelli della riflessione, rifrazione, interferenza e diffrazione. Obbiettivo del corso è quello di stabilire la natura quantitativa e predittiva dell’approccio fisico applicando i concetti e le leggi esposte alla soluzione di semplici problemi di elettromagnetismo ed effettuando esperienze pratiche di laboratorio.

Competenze acquisite

- Uso del metodo sperimentale per la definizione delle principali grandezze fisiche nel campo dell'elettromagnetismo classico.
- Capacità di descrivere fenomeni fisici in cui entra in gioco la natura elettromagnetica della materia.
- Conoscenza delle leggi che regolano l'elettromagnetismo dipendente dal tempo e le onde elettromagnetiche.
- Trattazione a livello quantitativo di semplici problemi nell'ambito dell'elettromagnetismo dipendente dal tempo.
- Conoscenza delle basi della fisica relativistica.
- Introduzione alla fisica dei quanti.

Programma

Elettrostatica e magnetostatica nella materia: dipolo elettrico, polarizzazione, carica legata; densità di energia in un dielettrico; magnetizzazione e modello di Ampere; momento magnetico angolare e intrinseco degli elettroni atomici; diamagnetismo, paramagnetismo, ferromagnetismo; continuità e discontinuità dei vettori elettrici e magnetici alla separazione tra due mezzi (6 ore).
Campi dipendenti dal tempo: moto in campi magnetici e induzione elettromagnetica; legge di Faraday; legge di Lenz; applicazioni; autoinduzione e mutua induzione; circuito RL, energia magnetica e sua densità; grandezze alternate; oscillazioni libere e forzate di un circuito RLC (14 ore).
Onde elettromagnetiche: legge di Ampere-Maxwell, campi magnetici indotti e corrente di spostamento; equazioni di Maxwell nelle forme integrale e differenziale; onde elettromagnetiche; derivazione dell'equazione delle onde dalle equazioni di Maxwell; onde piane; onde sferiche; trasporto di energia e vettore di Poynting; radiazione prodotta da una carica accelerata (8 ore).
Fenomeni ondulatori e ottica fisica: Principio di Huygens. Riflessione e rifrazione di onde. Dispersione. Polarizzazione della luce, coefficienti di Fresnel, legge di Malus. Interferenza. Diffrazione. Limite di risoluzione di una lente (12 ore).
Ottica geometrica: oggetto, strumento ottico, immagine; fuoco; specchi e diottri; principio di invertibilità dei raggi luminosi; raggi notevoli; convenzione dei segni; ingrandimento; lenti sottili (6 ore).
Relatività ristretta: sincronizzazione degli orologi; relatività della simultaneità; trasformazioni di Lorentz; dilatazione del tempo e contrazione delle lunghezze; grandezze proprie; trasformazione della velocità; energia cinetica e quantità di moto relativistiche; energia e massa relativistiche e loro conservazione; relazione tra forza e accelerazione; cenni sulla trasformazione dei campi E e B (6 ore).
Fisica dei quanti: radiazione termica; corpo nero; legge di Planck; effetto fotoelettrico ed effetto Compton; righe spettrali dell’atomo d’idrogeno; il modello dell’atomo di Bohr; onde materiali; relazione di De Broglie; principi di complementarità e d’indeterminazione (6 ore).
Esercitazioni (20 ore).
Laboratorio (13 ore).

Bibliografia

- R. A.Serway, J.W.Jewett, "Fisica per scienze ed ingegneria", vol. 2, EDISES
- D. Halliday, R. Resnick, J. Walker, FONDAMENTI DI FISICA: vol. "Elettrologia, Magnetismo e Ottica" e vol. "Fisica Moderna", Casa Editrice Ambrosiana (2006)
- S. Focardi, I. Massa, A. Uguzzoni, Fisica Generale (Elettromagnetismo), Casa Editrice Ambrosiana
- S. Focardi, I. Massa, A. Uguzzoni, Fisica Generale (Onde), Casa Editrice Ambrosiana

Modalità d'esame

prova scritta e orale

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