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Laboratório de Física III

Código: FIS3027     Sigla: FIS3027

Áreas Científicas
Classificação Área Científica
OFICIAL Física

Ocorrência: 2023/2024 - 1S Ícone do Moodle

Ativa? Sim
Unidade Responsável: Departamento de Física e Astronomia
Curso/CE Responsável: Licenciatura em Física

Ciclos de Estudo/Cursos

Sigla Nº de Estudantes Plano de Estudos Anos Curriculares Créditos UCN Créditos ECTS Horas de Contacto Horas Totais
L:F 37 Plano de Estudos Oficial 3 - 6 44 162

Língua de trabalho

Português
Obs.: Português - Suitable for English-speaking students

Objetivos

Desenvolver o domínio de técnicas e ferramentas experimentais de física moderna e de engenharia, pela prática laboratorial, envolvendo a realização de experiências, a análise de dados, e a interpretação crítica dos resultados.

 

 Em particular, pretende-se:

 



  • Expandir as competências de manuseamento de equipamento de medida laboratorial de precisão (lock-in, LCR meter, sensores de Hall, Contador Geiger, etc.);



  • Introduzir técnicas de medida e de análise de processos radioativos;



  • Introduzir técnicas de medida ótica de precisão, em particular interferometria e espectroscopia;



  • Introduzir métodos avançados de medidas de propriedades físicas da matéria condensada a temperaturas criogénicas;



  • Praticar a aquisição automática de dados.



 

Adicionalmente, atendendo a um conjunto de tópicos abordados nesta unidade curricular, desde logo a determinação da velocidade da luz e da constante de Planck, pretende-se também sensibilizar os estudantes para grandes questões em aberto no contexto das teorias físicas atuais.

Resultados de aprendizagem e competências



  • Competências na identificação, formulação e resolução de problemas de física e engenharia;





  • Domínio de técnicas de medida avançadas e utilização de ferramentas de física e engenharia;





  • Aplicação dos conhecimentos de matemática, ciências e engenharia em ambiente laboratorial;





  • Aprofundar as competências de comunicação em ciência (relatório e discussão oral);





  • Desenvolvimento de competências de trabalho em equipa;





  • Sensibilização para questões em aberto nas teorias físicas atuais.


Modo de trabalho

Presencial

Pré-requisitos (conhecimentos prévios) e co-requisitos (conhecimentos simultâneos)

Estabelecidos no programa curricular do curso

Programa

A Unidade Curricular Laboratório de Física III propõe a realização de um conjunto de experiências nos domínios da, i) Física Atómica e do Núcleo, ii) Física do Estado Sólido e da Matéria Condensada, iii) Ótica.

 

As experiências introduzem a aplicação de técnicas de medida de precisão, assim como de técnicas de caracterização de propriedades óticas e elétricas de materiais.

 

Introduz-se a utilização de instrumentos e técnicas laboratoriais específicas, como interferómetros óticos, espectrómetro ótico, medidor LCR, efeito Hall, goniómetros, deteção síncrona e deteção heteródina.

 

Procura-se também sensibilizar os estudantes para a correta utilização da aquisição automática de dados e seu processamento.

 

São também exploradas técnicas avançadas de tratamento e análise de dados, tais como:

 



  • avaliação/calibração do nível base de medida

  • determinação da estatística de dados experimentais

  • médias boxcar

  • determinação de parâmetros característicos de curvas experimentais



 

Em duas das experiências do programa são determinadas as constantes físicas fundamentais velocidade da luz e constante de Planck.

 

 

 

São propostas dez experiências distribuídas da forma seguinte:


 

Física Atómica e Nuclear

 



  • Estudo de Processos com Decaimento Radioativo





  • Emissão LED, Quantum de Luz e Efeito Fotoelétrico



 

 

Física da Matéria Condensada

 



  • Identificação de Metal e de Semicondutor a partir do Comportamento Térmico.





  • Estudo do Efeito de Hall e Caracterização de Semicondutores





  • Medida da Magnetização com um Magnetómetro de Amostra Vibrante





  • Estudo da Supercondutividade (caracterização de um supercondutor utilizando técnicas criogénicas e a técnica dos quatro contactos)



 

 

Mecânica

 

Caracterização de Materiais Através de Ultrassons

 

 

 

Ótica

 



  • Estudo de Fenómenos de Interferência Ótica e Aplicações





  • Espectroscopia e Fluorescência





  • Medidas Óticas e Propriedades da Luz (incluindo determinação da velocidade da luz)


Bibliografia Obrigatória

Departamento de Física e Astronomia; Protocolos os trabalhos experimentais de Laboratório de Física III
Colin J. Smithells; Metals Reference Book. ISBN: 0-408-70627-9
Berendsen Herman J. C.; A Student Guide to Data and Error Analysis. ISBN: 9780521134927
Taylor John R; An Introduction to Error Analysis. ISBN: 0-935702-75-X
John Wulff; The Structure and Properties of Materials. ISBN: 0-471-61265-0

Bibliografia Complementar

Semyon G. Rabinovich; Measurement Errors and Uncertainties. ISBN: 0-387-98835-1
Barry N. Taylor and Chris E. Kuyatt; Guidelines for Evaluating and Expressing the Uncertainty of NIST Measurement Result

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

O modelo geral de funcionamento da unidade curricular tem por base as componentes seguintes:

 



  • As aulas têm a duração de quatro horas;





  • Os estudantes trabalham em grupos de dois;





  • O semestre contempla um total de doze aulas em laboratório com a distribuição, i) uma aula para apresentação dos trabalhos, ii) dez aulas para realização de trabalhos práticos, ii) uma aula para avaliação presencial;





  • Os docentes terão horas de apoio distribuídas ao longo da semana para discussão e esclarecimento de dúvidas.


Software

Um conjunto vasto de progamas possibilitam o tratamento dos dados experimentais (Excel, Phyton, ...)

Palavras Chave

Ciências Físicas > Física > Física aplicada > Física experimental

Tipo de avaliação

Avaliação distribuída sem exame final

Componentes de Avaliação

Designação Peso (%)
Prova oral 30,00
Trabalho escrito 35,00
Trabalho laboratorial 35,00
Total: 100,00

Componentes de Ocupação

Designação Tempo (Horas)
Estudo autónomo 58,00
Trabalho escrito 20,00
Trabalho laboratorial 40,00
Frequência das aulas 44,00
Total: 162,00

Obtenção de frequência

Para obter frequência à Unidade Curricular, o aluno deverá preencher os requisitos seguintes:

 



  • Preparar antecipadamente os trabalhos a realizar num mínimo de dois terços das atividades laboratoriais previstas;





  • Entregar dois relatórios de atividades laboratoriais;





  • Obter nota mínima de 7,0 valores em cada uma das componentes de avaliação.


Fórmula de cálculo da classificação final

Para o cálculo da classificação final serão tidos em consideração os seguintes elementos de avaliação e respetivas ponderações:

 



  • Caderno de registo: 35%



  • Relatórios (dois, primeiro relatório com peso de 40%, o segundo de 60%): 35%



  • Avaliação presencial (discussão dos relatórios elaborados pelo estudante): 30%



 
No caderno de registo o estudante deverá registar sequencialmente toda a informação relevante de todo o trabalho desenvolvido nesta Unidade Curricular, seja durante a aula, seja durante o tempo de trabalho fora das aulas presenciais, nomeadamente a preparação da atividade experimental, o registo de dados obtidos, todas as observações efetuadas e análise dos resultados e respetivas conclusões.

 

A avaliação do livro de registo do estudante considera duas vertentes:

 



  • Preparação do trabalho laboratorial a realizar (o que vai fazer? qual o fundamento? quais os princípios, montagens e equipamentos?);





  • Tratamento e análise crítica dos resultados das sessões laboratoriais;



 

Os relatórios científicos a elaborar serão indicados pelos docentes.

 

A prova presencial será realizada na semana final de aulas, a qual consiste na discussão dos relatórios elaborados pelo estudante.

Provas e trabalhos especiais

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Trabalho de estágio/projeto

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Avaliação especial (TE, DA, ...)

Como todas as componentes de avaliação exigem a realização de trabalho laboratorial recomenda-se a todos os alunos nesta situação que contactem com o docente de forma a possibilitar a realização da componente prática num horário flexível, utilizando o tempo de atendimento.

Melhoria de classificação

Dado o caráter experimental da unidade curricular, apenas se poderá fazer a melhoria da nota final no ano letivo seguinte, nos termos da alínea b do número 2 do artigo 12º do “Regulamento de Avaliação do Aproveitamento dos Estudantes” da FCUP, através de nova frequência à Unidade Curricular.

 

Esta inscrição é feita no início do ano letivo e contabilizada no máximo de créditos em que o estudante se pode inscrever.

Observações

O júri da unidade curricular é constituído por:

 

José Luís Campos de Oliveira Santos

Maria Manuwla de Romero e Silva Alves Lopes dos Santos

Maria de Fátima Gonçalves da Mota

Manuel António Salgueiro da Silva

João Oliveira Ventura

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