Il corso affronta tematiche inerenti alla Fisica Ambientale con particolare riferimento all’effetto sull’ambiente di radiazioni non ionizzanti (telecomunicazioni), radiazioni ionizzanti, radioattività, fisica nucleare e fisica delle particelle, fonti energetiche convenzionali e alternative, variazioni climatiche collegate ai cicli solari, alle maree e altri effetti planetari. Il corso prevede delle esercitazioni che avranno come oggetto la radioattività naturale e artificiale, le radiazioni non ionizzanti e l’inquinamento elettromagnetico.

• Argomenti di studio della Fisica, grandezze fisiche e unità di misura, scalari e vettori, operazioni con i vettori, operatori differenziali vettoriali, cinematica, quantità di moto, energia cinetica e potenziale, forza peso, momento angolare, forza centripeta, gravitazione universale.
• Temperatura, leggi dei gas perfetti, primo principio della termodinamica, capacità termica e calore specifico, funzioni di stato, liquidi, trasformazioni di fase, calore latente, termodinamica dell’atmosfera e clima, ciclo di Carnot, secondo principio della termodinamica, entropia.

• Elettricità in natura, carca elettrica, legge di Coulomb, campo elettrostatico, legge di Gauss per il campo elettrico, potenziale elettrostatico, forza elettromotrice, conduttori e isolanti, corrente elettrica, legge di Ohm e resistenza, capacità, condensatori e dielettrici, circuiti elettrici.
• Magneti naturali, campo magnetico, forza di Lorentz, legge di Gauss per il campo magnetico, legge di Biot-Savart, circuitazione di Ampere, corrente di spostamento, dia- para- ferro- magnetismo, induzione di Faraday; magnetismo terrestre, ciclo magnetico solare ed effetti climatici.

• Radiazioni nell’Ambiente, equazioni di Maxwell e onde elettromagnetiche, vettore di Poynting, energia della radiazione solare, polarizzazione, riflessione e rifrazione delle onde e.m., dispersione della luce, diffusione, interferenza e diffrazione, microscopia atomica.

Interazioni luce-materia

• La radiazione termica, corpo nero, fotoni, curva di Planck, legge di Wien; dualismo onda-corpuscolo; emissione e assorbimento atomico, l’atomo come oscillatore (cenno), righe spettrali, bande molecolari, proprietà ottiche delle sostanze, lampade a incandescenza e fluorescenza.

Lo spettro elettromagnetico

• Onde radio e telecomunicazioni, microonde; radiazione infrarossa, luce visibile e colori, l’occhio umano e la visione, raggi ultravioletti, raggi X e γ, radiazioni ionizzanti. Inquinamento elettromagnetico, linee elettriche e stazioni radio, normative; inquinamento luminoso.

Radiazioni e particelle

• Radiazioni naturali e artificiali, nucleo atomico e particelle, l’energia del nucleo, radioattività, decadimenti α, β e γ; modello standard delle particelle elementari, fermioni e bosoni, forze fondamentali della natura.