Ottica e Optometria | Laboratorio di ottica geometrica

Laboratorio di ottica geometrica

TitolareProf. Offi Francesco
Anno accademico 2018 - 2019
Anno corso Primo
Periodo didattico II Semestre
C.F.U. 9
Codice ateneo 20402022
Settore Scientifico Disciplinare FIS/01

Obiettivi formativi del corso

Introdurre gli studenti all'attività di laboratorio di ottica geometrica e fornire i principi base di misura di grandezze ottiche e di analisi statistica di dati sperimentali. Svolgere esperienze di laboratorio propedeutiche all'attività di optometria applicata.

Programma del corso

Le lezioni teoriche verteranno sui seguenti argomenti:

Strumenti e misure. Unità di misura – Angoli e definizioni di trigonometria – Grandezze ed errori – Errore sistematico ed errore casuale – Errore strumentale – Deviazione standard ed errore standard – Propagazione dell’errore – Rappresentare i dati: cifre significative, confronto tra misure, tabelle e grafici, istogrammi

Statistica descrittiva. Indici di tendenza centrale: media, mediana e moda – Percentili – Indici di variabilità: varianza e deviazione standard – Distribuzioni limite

Correlazione tra variabili. Regressione lineare, metodo dei minimi quadrati – Linearizzazione di una funzione – Verifica dell’accettabilità di un fit: Test del chi quadro e  coefficiente di determinazione – Coefficiente r di Pearson, coefficiente di correlazione per ranghi di Spearman

Probabilità. Definizione e proprietà fondamentali – Distribuzioni di probabilità (distribuzione binomiale, di Poisson e uniforme – gaussiana e integrale degli errori, giustificazione di somma in quadratura e deviazione standard della media, distribuzione normale standard) – Media e varianza di una variabile aleatoria – Intervalli di confidenza – Deviazione standard come percentuale di accettabilità – Applicazioni e verifiche: indice di correlazione e test del chi quadro – test t di Student per il confronto tra misure

Statistica inferenziale. Test di ipotesi e significatività – L’ipotesi nulla e l’ipotesi alternativa – Tipi di studi e campionamento – Distribuzioni campionarie – Criterio di significatività e valori critici – Errori e decisioni di un test statistico – Test dei segni – Test del chi quadro come test di significatività – z-test e t-test – Distribuzione F – Analisi della varianza (ANOVA) a una e due vie

Gli argomenti delle esercitazioni di laboratorio saranno scelti dal seguente elenco

1) Uso di strumenti di precisione (calibro decimale e ventesimale, sferometro) per la misura di grandezze. Trattazione statistica dell'errore.
2) Verifica della legge della riflessione della luce da uno specchio piano.
3) Verifica della legge della rifrazione in una lastra di plexiglass.
4) Verifica della legge di Keplero sulla diminuzione dell'intensità luminosa in funzione della distanza.
5) Verifica della legge di Lambert-Beer sull'attenuazione dell'intensità luminosa al passaggio attraverso un mezzo opaco.
6) Determinazione della distanza focale e del potere diottrico di una lente sottile attraverso una misura ottica.
7) Determinazione della distanza focale e del potere diottrico di  un sistema di lenti con il metodo di Bessel.
8) Determinazione della distanza focale e del potere diottrico di una lente oftalmica mediante misura con sferometro e con diottrometro e caratterizzazione di una lente astigmatica
9) Verifica della legge di Gullstrand e ricerca dei piani principali di un sistema ottico costituito da due lenti sottili.
10) Dispersione della luce attraverso un prisma: verifica della legge di Cauchy e determinazione del numero di Abbe 
11) Stima dell'ingrandimento di un sistema ottico: la lente di ingrandimento
12) Utilizzo del test t di Student per confrontare dati sperimentali e del test del chi quadro per valutare quanto bene un andamento teorico riproduce il comportamento di dati sperimentali; costruzione di un istogramma e della sua funzione limite.

Testi di riferimento

- Dispense distribuite dal docente durante il corso

- S. Walker, Fondamenti di Fisica (Pearson, 2010)

 - R. Meyer-Arendt, Introduction to classical and modern optics (Prentice Hall, 1995)

- R. Taylor, Introduzione all’analisi dell’errore (Zanichelli, 2010)

- M. Bland, Statistica medica (Maggioli Editore, 2014)

- M. M. Triola e M. F. Triola, Fondamenti di Statistica (Pearson, 2013)

- J. Welkowitz, B. Cohen e R. Ewen, Statistica per le scienze del comportamento (Apogeo)

Unità Didattiche

LABORATORIO DI OTTICA GEOMETRICA - LEZIONI
Docente Tipo Attività Durata (h) Tipo Attività Formativa SSD CFU
Prof. Offi Francesco LEZIONE 44 BASE FIS/01 5.5
LABORATORIO DI OTTICA GEOMETRICA - ESERCITAZIONI I TURNO
Docente Tipo Attività Durata (h) Tipo Attività Formativa SSD CFU
Prof.ssa Pizzo Gabriella LABORATORIO I TURNO 40 BASE FIS/01 3.5
LABORATORIO DI OTTICA GEOMETRICA - ESERCITAZIONI II TURNO
Docente Tipo Attività Durata (h) Tipo Attività Formativa SSD CFU
Prof. Offi Francesco LABORATORIO II TURNO 40 BASE FIS/01 0.0

Gli studenti saranno suddivisi in due classi e frequenteranno uno dei due turni di laboratorio.

Allegati

Titolo Destrizione