Ανακοινώσεις

30/01/2023

Όσοι φοιτητές προτίθενται να παρακολουθήσουν το εργαστηριακό μέρος (πειράματα) του μαθήματος το φετινό εαρινό εξάμηνο 22/23 παρακαλούνται να εγγραφούν άμεσα στην ηλεκτρονική τάξη (e-class) του στην διεύθυνση https://teleclass.materials.uoc.gr/courses/SEM4103/. Οι εγγραφές ξεκινάνε από 30/1/2023. Όσοι είχαν πιθανώς εγγραφεί στην τάξη νωρίτερα θα πρέπει να εγγραφούν ξανά.

ΠΡΟΣΟΧΗ!

Από τις 30/01/2023 όλες οι ανακοινώσεις θα αναρτώνται ΑΠΟΚΛΕΙΣΤΙΚΑ στην παραπάνω τάξη. Οι φοιτητές υποχρεούνται να εγγραφούν για να έχουν πρόσβαση στις ανακοινώσεις και στο υλικό του μαθήματος.

Διδασκόμενη Ύλη

• Εισαγωγή Ι: Θεωρία πειραματικών μετρήσεων και Σφαλμάτων
• Εισαγωγή ΙΙ: Κατασκευή Γραφικών Παραστάσεων – Μέθοδος Ελαχίστων Τετραγώνων

Εργαστηριακές Ασκήσεις Ηλεκτρισμού- Μαγνητισμού

• Η1. Κατασκευή και λειτουργία κυκλωμάτων συνεχούς, νόμος Ohm, κανόνες Kirchhoff, απλές μετρήσεις με κυκλώματα
• Η2. Κατασκευή και λειτουργία κυκλωμάτων εναλλασσομένου, συνδυασμός αντίστασης-πηνίου-πυκνωτή, μετρήσεις με παλμογράφο, μελέτη συντονισμού
• Η3. Ηλεκτρολυτική διάσπαση και νόμοι Faraday που διέπουν την αγωγή φορτίου, σε διάλυμα θειϊκού χαλκού και αραιού θειϊκού οξέως
• Η4. Νόμος Ampere και μαγνητικό πεδίο σε σωληνοειδές
• Η5. Νόμος Gauss και ηλεκτρικό πεδίο και δύναμη μεταξύ οπλισμών σε επίπεδο πυκνωτή

Εργαστηριακές Ασκήσεις Οπτικής

• Ο1. Γραμμική οπτική και νόμοι που διέπουν λεπτούς φακούς και συστήματα αυτών
• Ο2. Φαινόμενα διασποράς με το μήκος κύματος του φωτός με εφαρμογή στη διάθλαση από οπτικό πρίσμα
• Ο3. Φαινόμενα κυματικής οπτικής. Περίθλαση Fraunhoffer και Συμβολή φωτός

Μαθησιακά αποτελέσματα

Οι γνώσεις που θα πρέπει να έχουν αποκτήσει οι φοιτητές από την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος αφορούν:

1. τους βασικούς νόμους που διέπουν τη φυσική φαινομένων και διεργασιών σε συγκεκριμένους τομείς του Ηλεκτρομαγνητισμού και της Οπτικής όπως αναφέρονται στην ενότητα “Διδασκόμενη ύλη”
2. την έννοια των πειραματικών μετρήσεων, των απόλυτων και των σχετικών σφαλμάτων αυτών, τον διαχωρισμό αμέσων και εμμέσων μετρήσεων, την σωστή εκτίμηση και χειρισμό τυχαίων και συστηματικών πηγών σφάλματος στις μετρήσεις, την σωστή παρουσίαση των αποτελεσμάτων μετρήσεων με σεβασμό στους κανόνες ακρίβειας-σημαντικών ψηφίων
3. την κατασκευή σωστών διδιάστατων απεικονίσεων (γραφικών παραστάσεων) σε ορθογώνιο σύστημα αξόνων για μελέτη της εξέλιξης δύο φυσικών μεγεθών, ενός άμεσα ή έμμεσα εξαρτημένου από το άλλο.

Οι δεξιότητες που θα πρέπει να έχουν αποκτήσει οι φοιτητές από την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος αφορούν:

1. την κατανόηση ενός προβλήματος που άπτεται της Φυσικής Ηλεκτρομαγνητισμού ή Οπτικής και απαιτεί ιδιαίτερα την διεξαγωγή ενός πειράματος, την ερμηνεία των ζητουμένων του προβλήματος αυτού και την μεθοδολογία που πρέπει να ακολουθηθεί για την εύρεση των ζητουμένων αυτών
2. την διάκριση και επιλογή των πειραματικών μέσων (εργαστηριακών οργάνων και λογισμικού) που απαιτούνται για την διεξαγωγή του εκάστοτε πειράματος, την σωστή διασύνδεση αυτών μεταξύ τους και/ή με χρήση ηλεκτρονικού υπολογιστή, την κατανόηση και αντίστοιχα οριοθέτηση των σωστών περιοχών λειτουργίας κάθε μέσου για τις ανάγκες του εκάστοτε πειράματος
3. την διεξαγωγή πειραματικών μετρήσεων με τον βέλτιστο ανά πείραμα τρόπο που να επιτρέπει και μια άμεση πρώτη δειγματοληπτική αξιολόγηση της ποιότητας και άρα της αξιοπιστίας των μετρήσεων η οποία θα βασίζεται και στην γνώση των νόμων της φυσικής του εκάστοτε προς μελέτη φαινομένου.
4. την ανάλυση των δεδομένων που αποκομίσθηκαν από την διεξαγωγή του πειράματος η οποία προϋποθέτει την σωστή οργάνωση τους. Η ανάλυση περιλαμβάνει μαθηματικούς υπολογισμούς τόσο έμμεσων πειραματικών μεγεθών όσο και των αντιστοίχων σφαλμάτων τους ώστε να εκτιμηθεί και η στάθμη εμπιστοσύνης στις τιμές των μεγεθών αυτών. Η ανάλυση μπορεί να περιλαμβάνει την κατασκευή γραφικών παραστάσεων τόσο μετρούμενων μεγεθών όσο και συναρτησιακών διαμορφώσεων τους με στόχο i) την εύκολη, οπτική αρχικά, επαλήθευση των νόμων που διέπουν την εξάρτηση των μεγεθών αυτών και ii) την σωστή τελικά μαθηματική περιγραφή της εξάρτησης των μεγεθών με χρήση φορμαλισμού ελαχίστων τετραγώνων
5. την συγγραφή σωστής εργαστηριακής αναφοράς η οποία να περιλαμβάνει τίτλο εργαστηριακής άσκησης, σκοπό τέλεσης αυτής και στόχους των οποίων η επίτευξη απαιτείται, περίληψη μεθόδων και μέσων που θα χρειαστούν και συνοπτική περιγραφή των φυσικών φαινομένων που θα εξεταστούν με αναφορά των αντίστοιχων φυσικών νόμων, οργανωμένη παράθεση των πειραματικών αποτελεσμάτων, ανάλυση με παράθεση υπολογισμών και γραφικών παραστάσεων
6. την αξιολόγηση (με επισύναψη στην εργαστηριακή αναφορά) των αποτελεσμάτων ενός πειράματος που συνίσταται ιδίως i) σε επαλήθευση ή μη των αναμενόμενων φυσικών νόμων ή φυσικών σταθερών στα πλαίσια των γνωστών πλέον περιθωρίων εμπιστοσύνης των εξαγόμενων πειραματικών μεγεθών ii) στην εκτίμηση των πραγματικών πηγών πειραματικού σφάλματος που μπορεί να οδήγησαν σε αποκλίσεις των ευρεθέντων από τα αναμενόμενα και iii) σε πιθανές υποδείξεις για αλλαγές που θα μπορούσαν να γίνουν στην μεθοδολογία τέλεσης ενός πειράματος, την χρήση πειραματικών μέσων και την ανάλυση των αποτελεσμάτων ώστε σε επανάληψη της μελέτης να δύναται βελτίωση στην επίτευξη των στόχων του πειράματος.

Οι φοιτητές αποκτούν επίσης δεξιότητες στην χρήση ηλεκτρονικού υπολογιστή τόσο στην κατασκευή ηλεκτρονικών εγγράφων, καθώς απαιτείται η συγγραφή αναφορών σε ηλεκτρονική μορφή, όσο και στην κατασκευή ηλεκτρονικών λογιστικών φύλλων καθώς απαιτείται η διαχείριση πινάκων δεδομένων και ανάλυση αυτών και η κατασκευή γραφικών παραστάσεων με χρήση ηλεκτρονικού υπολογιστή.

Οι ικανότητες που θα πρέπει να έχουν αποκτήσει οι φοιτητές από την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος αφορούν:

1. την τοποθέτηση του ζητουμένου σε ένα πρακτικό πρόβλημα Φυσικής στις σωστές βάσεις που απαιτούνται για την απάντηση του
2. την εύρεση της κατάλληλης πρακτικής – πειραματικής μεθοδολογίας με βάση την υπάρχουσα γνώση των νόμων της Φυσικής για προσέγγιση του ζητουμένου ώστε να υπάρχει ουσιαστική δυνατότητα απάντησης του
3. την επίτευξη επωφελούς συνεργασίας με άλλα μέλη μιας ομάδας τόσο στον σχεδιασμό-οργάνωση της πειραματικής διαδικασίας που απαιτείται, όσο και στην τέλεση των πειραματικών εργασιών και την λήψη πειραματικών δεδομένων και τέλος στην ανάλυση των αποτελεσμάτων και την συγγραφή συλλογικής πειραματικής αναφοράς για την παρουσίαση αυτών
4. την αναγνώριση in-vivo και διόρθωση, με κατάλληλη επέμβαση, σφαλμάτων σε όλα τα στάδια μιας πειραματικής-πρακτικής διαδικασίας με σκοπό την απρόσκοπτη πορεία ή ακόμα και την βελτίωση αυτής προς απάντηση του ζητουμένου.

Γενικές ικανότητες

• Ανάλυση και σύνθεση δεδομένων και πληροφοριών, με τη χρήση και των απαραίτητων τεχνολογιών.
• Λήψη αποφάσεων.
• Αυτόνομη εργασία.
• Ομαδική εργασία.
• Σχεδιασμός και διαχείριση έργων.
• Προαγωγή της ελεύθερης, δημιουργικής και επαγωγικής σκέψης.

Αξιολόγηση φοιτητών

Ο βαθμός του μαθήματος λαμβάνεται από τέσσερις διαφορετικές αξιολογήσεις:

1. εντός του εργαστηρίου και πριν την έναρξη κάθε πειραματικής διαδικασίας κάθε φοιτητής απαντά ατομικά σε Ερωτήσεις Σύντομης Απάντησης που γίνονται είτε προφορικά (δια ζώσης) είτε γραπτά και αποσκοπούν στην επίδειξη του βαθμού προετοιμασίας του φοιτητή όσον αφορά την γνώση των βασικών νόμων Φυσικής, των ζητουμένων και της μεθοδολογίας που σε γενικές γραμμές θα ακολουθήσουν στην συγκεκριμένη διαδικασία. Ο φοιτητής λαμβάνει άμεσα και επιτόπου τον βαθμό αξιολόγησης του
2. από βαθμολόγηση της εισαγωγικής εργασίας κάθε φοιτητή ατομικά που περιλαμβάνει την απάντηση ερωτήσεων και την επίλυση προβλημάτων ειδικά επί της Θεωρίας Πειραματικών Μετρήσεων και Σφαλμάτων και επί της Μεθοδολογίας Κατασκευής και Επεξεργασίας Γραφικών Παραστάσεων
3. από βαθμολόγηση της γραπτής αναφοράς που παραδίδεται από κοινού από τα μέλη της κάθε ομάδας φοιτητών που εκτελεί μια πειραματική εργασία. Η αναφορά είναι ξεχωριστή για κάθε εργαστηριακή άσκηση. Βαθμολογείται η ευκρίνεια αλλά και η πληρότητα της αναφοράς όσον αφορά τα ζητούμενα, η ορθότητα στην ανάλυση των πειραματικών δεδομένων και την επεξεργασία των σχετικών αποτελεσμάτων και η κριτική σκέψη σε σχέση με την εγκυρότητα και τον βαθμό αξιοπιστίας των τελικών απαντήσεων
4. από την τελική γραπτή εξέταση που δίνει κάθε φοιτητής. Η εξέταση βασίζεται στην αξιοποίηση από τον φοιτητή της μεθοδολογίας και των πειραματικών δεδομένων που παρέχονται έτοιμα από δειγματοληπτικά πειράματα όμοια με αυτά τα οποία πραγματεύονται οι φοιτητές κατά την διάρκεια του εξαμήνου, με σκοπό την απάντηση σε ζητούμενα ίδια ή παρεμφερή με αυτά που απάντησαν οι φοιτητές στις εργαστηριακές αναφορές τους.

Βιβλιογραφία

1. Εμμανουήλ Σπανάκη ‘Εργαστηριακές Ασκήσεις: Ηλεκτρισμός-Μαγνητισμός’, Τμήμα Επιστήμης και Τεχνολογίας Υλικών, Πανεπιστήμιο Κρήτης, Ηράκλειο 2017
2. Π. Ρακιντζή και Θ. Τζούρου “Σημειώσεις Εργαστηρίου ΙΙΙ – Οπτική”, Τμήμα Φυσικής, Πανεπιστήμιο Κρήτης, Ηράκλειο 2013
3. R.A. Serway και J.W.Jewett, Jr. “Φυσική για Επιστήμονες και Μηχανικούς: Ηλεκτρισμός και Μαγνητισμός. Φως και Οπτική. Σύγχρονη Φυσική” Εκδόσεις Κλειδάριθμος, 2013
4. H.D. Young και R.A. Freedman “Πανεπιστημιακή Φυσική με Σύγχρονη Φυσική: Τόμος Β’ Ηλεκτρομαγνητισμός-Οπτική” Εκδόσεις Παπαζήση, 2010

Ειδικά για το πείραμα της Ηλεκτρολυτικής Διάσπασης προτείνονται σχετικά κεφάλαια από:

1. Darell D. Ebbing, Steven D. Gammon “Γενική Χημεία” 6η έκδοση, Εκδόσεις Τραυλός, 2002
2. Πέτρου Π. Καραγιαννίδη “Ανόργανη Χημεία”, Εκδόσεις Ζήτη, 2016