Insegnamento LABORATORIO DI OTTICA GEOMETRICA

Nome del corso di laurea	Ottica e optometria
Codice insegnamento	A002458
Curriculum	Comune a tutti i curricula
Docente responsabile	Maurizio Mattarelli
Docenti	Maurizio Mattarelli Marco Madami (Codocenza)
Ore	55 Ore - Maurizio Mattarelli 48 Ore (Codocenza) - Marco Madami
CFU	9
Regolamento	Coorte 2026
Erogato	Erogato nel 2026/27
Erogato altro regolamento
Attività	Caratterizzante
Ambito	Microfisico della materia e delle interazioni fondamentali
Settore	PHYS-03/A
Anno	1
Periodo	Secondo Semestre
Tipo insegnamento	Obbligatorio (Required)
Tipo attività	Attività formativa monodisciplinare
Lingua insegnamento	Italiano
Contenuti	Il laboratorio si articola in 7 esperienze di ottica geometrica: • Riflessione – verifica sperimentale della legge di riflessione su specchio piano, concavo e convesso • Rifrazione – misura dell'indice di rifrazione di una lente acrilica a D tramite la legge di Snell • Distanze oggetto-immagine per lente sottile – verifica dell'equazione delle lenti sottili e misura dell'ingrandimento • Telescopio – costruzione del telescopio kepleriano e galileiano; misura dell'ingrandimento • Frontifocometro – costruzione di un frontifocometro automatico; misura del potere diottrico di lenti incognite • Dispersione – osservazione della dispersione cromatica attraverso un prisma acrilico; calcolo degli indici di rifrazione per luce rossa e blu • Lente d'ingrandimento, microscopio composto e microscopio corretto all'infinito – costruzione progressiva dei tre sistemi ottici; misura dell'ingrandimento teorico e sperimentale In tutte le esperienze si dedica particolare attenzione alle metodologie di acquisizione dei dati e ai metodi statistici per la loro elaborazione, inclusa la redazione di una relazione di laboratorio strutturata.
Testi di riferimento	Appunti delle lezioni e dispense fornite dal docente, disponibili su Unistudium.
Obiettivi formativi	Il Laboratorio di Ottica Geometrica affianca e completa il corso teorico di Ottica Geometrica, di cui utilizza e applica in contesto sperimentale i principi e le formule. Rappresenta la prima attività laboratoriale intensiva del percorso in Ottica e Optometria. L'insegnamento contribuisce agli obiettivi del CdS: • traduce in pratica sperimentale i concetti teorici dell'ottica geometrica acquisiti nel corso omonimo; • sviluppa competenze pratiche nell'uso di strumentazione ottica rilevante per l'optometria (frontifocometro, microscopio); • introduce i metodi quantitativi di misura e analisi statistica dei dati, trasversali a tutto il percorso. Conoscenze acquisite: • metodologie di acquisizione e trattamento statistico dei dati sperimentali in ottica; • principi costruttivi e di funzionamento di sistemi ottici complessi (telescopio kepleriano e galileiano, microscopio composto, microscopio corretto all'infinito, frontifocometro); • struttura e stesura di una relazione di laboratorio scientifica. Abilità acquisite: • allestire e condurre esperimenti di ottica geometrica in autonomia, applicando le leggi e le formule note, identificare le sorgenti di errore e discuterne i limiti; • misurare grandezze ottiche (indici di rifrazione, lunghezze focali, ingrandimenti, potere diottrico) e confrontare i risultati con le previsioni teoriche; • utilizzare strumentazione ottica di base in laboratorio e in ambito optometrico, in particolare il frontifocometro e il microscopio; • comunicare i risultati in forma scritta attraverso una relazione strutturata.
Prerequisiti	Non è previsto alcun vincolo formale di propedeuticità. Tuttavia, per affrontare proficuamente le attività di laboratorio, lo studente deve possedere le conoscenze di ottica geometrica fornite dal corso di Ottica Geometrica, in particolare: • le leggi di riflessione e rifrazione (legge di Snell) e il concetto di indice di rifrazione; • l'equazione delle lenti sottili e la costruzione geometrica delle immagini; • i principi di funzionamento di specchi piani e curvi; • il concetto di lunghezza focale e di ingrandimento lineare. È inoltre utile una conoscenza di base di algebra e trigonometria.
Metodi didattici	Il corso è articolato in: • Lezioni teoriche introduttive in aula, finalizzate a presentare il contesto sperimentale di ciascuna esperienza, richiamare i principi teorici rilevanti e illustrare le procedure di misura e di analisi dei dati; • Esperienze di laboratorio svolte in piccoli gruppi, in cui gli studenti allestiscono autonomamente il banco ottico, acquisiscono i dati e ne eseguono l'elaborazione; • Discussioni in classe sui risultati ottenuti, sulle fonti di errore e sul confronto tra valori sperimentali e previsioni teoriche. Al termine di ciascuna esperienza, gli studenti redigono una relazione scritta seguendo uno schema strutturato fornito dal docente. Per l'elaborazione dei dati e la stesura delle relazioni si utilizza Microsoft Office 365 (in particolare Excel), fornito gratuitamente dall'Ateneo a tutti gli studenti. I materiali didattici (schede delle esperienze, schema di relazione) sono disponibili su Unistudium.
Altre informazioni	Per informazioni sul ricevimento studenti contattare il docente via email o tramite Unistudium. Per informazioni sui servizi di supporto agli studenti con disabilità e/o DSA visitare la pagina http://www.unipg.it/disabilita-e-dsa
Modalità di verifica dell'apprendimento	La verifica degli obiettivi formativi si articola in tre componenti integrate: 1. Relazioni di laboratorio (7 relazioni, una per ciascuna esperienza) Durante il corso, i gruppi di lavoro (tipicamente 3 studenti) consegnano una relazione scritta al termine di ciascuna delle 7 esperienze, seguendo lo schema strutturato fornito dal docente. Ogni relazione viene valutata in termini di correttezza nell'elaborazione dei dati, coerenza con le previsioni teoriche, analisi delle fonti di errore e chiarezza espositiva. La media dei voti delle relazioni costituisce il punto di partenza per la determinazione del voto finale. 2. Discussione delle relazioni In sede di esame, la commissione discute con lo studente le relazioni consegnate, con particolare attenzione ai punti critici dell'analisi. Questa prova ha lo scopo di verificare il contributo individuale alle attività di gruppo, la comprensione dei contenuti teorici e la capacità di elaborazione autonoma dei risultati. 3. Prova pratica Lo studente replica in laboratorio una delle esperienze svolte durante il corso, scelta dalla commissione. La discussione delle relazioni e la prova pratica hanno una durata complessiva indicativa di 30 minuti e hanno lo scopo di verificare la capacità di allestire autonomamente il banco ottico, condurre le misure in modo corretto e utilizzare la strumentazione con padronanza. Il voto finale in trentesimi è determinato dalla commissione tenendo conto della media delle relazioni, dell'esito della discussione e della prova pratica. La discussione e la prova pratica possono modificare significativamente il voto rispetto alla media delle relazioni, sia in positivo che in negativo. Per informazioni sui servizi di supporto agli studenti con disabilità e/o DSA visitare la pagina http://www.unipg.it/disabilita-e-dsa
Programma esteso	Introduzione al corso (1 lezione) Presentazione del corso, delle modalità di laboratorio e di lavoro in gruppo. Introduzione ai metodi di misura, alla stima e propagazione degli errori, all'uso di Microsoft Excel per l'elaborazione dei dati sperimentali e alla struttura della relazione di laboratorio. Esperienza 1 — Riflessione Verifica sperimentale della legge di riflessione su specchio piano, concavo e convesso. Misura degli angoli di incidenza e riflessione con goniometro. Analisi delle sorgenti di errore angolare. Esperienza 2 — Rifrazione Misura dell'indice di rifrazione di una lente acrilica a D mediante la legge di Snell. Costruzione del grafico sin ¿1 vs sin ¿2 e determinazione dell'indice per regressione lineare. Calcolo dell'errore percentuale rispetto al valore teorico. Esperienza 3 — Distanze oggetto-immagine per lente sottile Misura della distanza immagine al variare della distanza oggetto per una lente convergente. Verifica dell'equazione delle lenti sottili. Misura dell'ingrandimento lineare e sua relazione con le distanze oggetto e immagine. Rappresentazione grafica e linearizzazione dei dati. Esperienza 4 — Telescopio Costruzione del telescopio astronomico kepleriano (oggetto a distanza finita e infinita) e del telescopio galileiano con oculare divergente. Misura e confronto degli ingrandimenti teorici e sperimentali. Eliminazione della parallasse. Tracciamento dei diagrammi di raggi. Esperienza 5 — Frontifocometro Una lezione introduttiva illustra il principio di funzionamento del frontifocometro e la relazione tra spostamento del reticolo e potere diottrico della lente incognita. In laboratorio si costruisce un frontifocometro automatico con le lenti del kit (obiettivo collimatore f = 100 mm) e si misura il potere diottrico di lenti convergenti e divergenti incognite. Confronto con la previsione teorica. Esperienza 6 — Dispersione Osservazione della dispersione cromatica attraverso un prisma acrilico. Misura degli angoli di rifrazione per luce rossa e blu. Calcolo degli indici di rifrazione per i due colori tramite la legge di Snell e delle rispettive velocità di propagazione nel mezzo. Esperienza 7 — Dalla lente d'ingrandimento al microscopio Una lezione introduttiva illustra i principi dei sistemi microscopici e le differenze tra microscopio composto e microscopio corretto all'infinito. In laboratorio si costruiscono progressivamente tre sistemi ottici: lente d'ingrandimento, microscopio composto, microscopio corretto all'infinito. Per ciascun sistema: determinazione della posizione dell'immagine, calcolo dell'ingrandimento teorico, misura sperimentale dell'ingrandimento, confronto e analisi degli errori.
Obiettivi Agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile	L'insegnamento contribuisce al raggiungimento dei seguenti Obiettivi di Sviluppo Sostenibile dell'Agenda 2030: • Obiettivo 4 – Istruzione di qualità: il corso promuove un'educazione scientifica di qualità, basata sull'apprendimento attivo e sull'acquisizione di competenze pratiche e metodologiche spendibili nel percorso accademico e professionale. • Obiettivo 9 – Industria, innovazione e infrastrutture: la comprensione dei principi fisici alla base di strumenti ottici rilevanti per la ricerca e la professione (frontifocometro, microscopio, telescopio), unita alla capacità di analisi quantitativa dei dati, contribuisce alla formazione di figure professionali in grado di operare e sviluppare soluzioni in contesti industriali e di ricerca nel settore ottico-optometrico.