Download di Esercitazioni per l'esame di Fisica sperimentale

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Appunti di Fisica sperimentale

esercizio cinematica 8

Esame Fisica generale

Facoltà Ingegneria

Università Università del Salento

Esercitazione

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Esercizio di fisica generale sulla cinematica elaborato dal publisher sulla base di appunti personali e frequenza delle lezioni, dell'università degli Studi del Salento - Unisalento, della facoltà di Ingegneria. Scarica il file con le esercitazioni in formato PDF!

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Esercizi con svolgimento per Fisica I

Esame Fisica I

Facoltà Ingegneria

Dal corso del Prof. S. Pellegrini

Università Università degli Studi di Bologna

Esercitazione

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Esercizi di fisica I elaborati dal publisher sulla base di appunti personali e frequenza delle lezioni della professoressa Pellegrini, dell'università degli Studi Bologna - Unibo, della facoltà di Ingegneria. Scarica il file con le esercitazioni in formato PDF!

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Esercizio piano inclinato

Esame Fisica generale

Facoltà Ingegneria

Università Università del Salento

Esercitazione

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Esercizio di fisica generale sul piano inclinato elaborato dal publisher sulla base di appunti personali e frequenza delle lezioni dell'università degli Studi del Salento - Unisalento, facoltà di Ingegneria. Scarica il file con le esercitazioni in formato PDF!

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Tutorato Fisica I

Esame Fisica I

Facoltà Ingegneria

Dal corso del Prof. D. Grando

Università Università degli Studi di Pavia

Esercitazione

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Il corso si propone di fornire agli studenti nozioni elementari di meccanica dei punti e dei corpi rigidi, di meccanica dei fluidi, delle proprietà dei gas ideali nonché di elementi di termodinamica. Il corso privilegia, insieme alla conoscenza dei concetti di base, l'uso di tecniche algebriche ed analitiche. Esercizi e temi d'esame risolti.

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Compito svolto Fisica 2 appello del 23-02- 2016

Esame Fisica 2

Facoltà Ingegneria

Dal corso del Prof. E. Paladino

Università Università degli Studi di Catania

Esercitazione

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Fisica 2 CdL Ingegneria Elettronica A.A. 2015-2016 Prova scritta - Appello 23/02/2016 1. In una sfera isolante di raggio R = 15 cm ´e distribuita una carica Q = 33 · 10−4 C con una densit´a ρ(r) = αr2 , dove r ´e la distanza dal centro. 1a) Calcolare α e determinare il campo elettrico in tutto lo spazio. 1b) Determinare le densit´a di carica di polarizzazione e libera ed il vettore polarizzazione. 2. Due fili di rame di raggi r0 = 0.5 cm, paralleli e i cui assi distano di d = 20 cm, sono percorsi dalla stessa corrente i = 15 mA in senso concorde. Scegliendo un sistema cartesiano con asse x perpendicolare ai due fili e con origine sull’asse di uno di essi: 2a) Calcolare il campo magnetico nel punto x0 = 0.3 cm. 2b) Determinare il campo magnetico sull’asse x nei seguenti punti: (i) fra i due fili, (ii) per x > r0 + d. 3. All’interno di una regione cilindrica di raggio a = 28 cm ´e presente un campo magnetico B~ (t) = (αt2 + β) ˆz, dove ˆz ´e la direzione dell’asse del cilindro ed α = 10−4 , β = 1.3 × 10−4 in unit´a del SI. 3a) Calcolare il campo elettrico indotto in un punto distante r = 12 cm dall’asse all’istante t = 3 s (precisare direzione e verso). 3b) Calcolare la corrente indotta in una spira circolare di raggio r0 = 35 cm, asse ˆz e resistenza R = 2 kΩ. 4. Un’onda elettromagnetica piana polarizzata ellitticamente di intensit´a I = 20 W/m2 e con rapporto fra le ampiezze E0x/E0y = √ 3 si propaga in una lastra di vetro il cui di indice di rifrazione ´e n = 1.5 e costante dielettrica kd = 2.25. Sapendo che λ = 0.4 × 10−6 m, 4a) Calcolare la pulsazione dell’onda e le due ampiezze E0x, E0y. 4b) Scrivere l’equazione dell’onda nel mezzo e l’espressione del campo elettrico in funzione del tempo e dello spazio.

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Compito svolto fisica 2 - Appello del 01. 02. 2016

Esame Fisica 2

Facoltà Ingegneria

Dal corso del Prof. E. Paladino

Università Università degli Studi di Catania

Esercitazione

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Fisica 2 CdL Ingegneria Elettronica A.A. 2015-2016 Prova scritta - Appello 01/02/2016 1.Una sfera conduttrice di raggio R1 = 1 cm possiede una carica q = 6·10−8 C ed ´e circondata da un involucro sferico di raggio interno R1 e raggio esterno R2. La costante dielettrica dell’involucro varia con la distanza dal centro secondo la relazione k = a/r2 , con a = 9 · 10−4 m2 . 1a) Determinare il campo induzione elettrostatica ed il campo elettrico in tutto lo spazio. 1b) Calcolare l’energia elettrostatica del sistema e tutte le densit´a di carica di polarizzazione. 2. In un solenoide rettilineo di diametro d = 2 cm, lunghezza L = 20 cm e formato da 200 spire scorre la corrente i = 3.25 A. 2a) Calcolare la forza (modulo, direzione e verso) esercitata su una carica q = 15 μC che si muove con velocit´a v = 1050 m/s all’interno del solenoide con un angolo di 11.5 o rispetto all’asse. 2b) Il solenoide viene riempito di un materiale di suscettivit´a χm = −αr2 , con α = 7×10−3 in unit´a del SI. Determinare tutte le densit´a di corrente amperiana e calcolare la densit´a di corrente amperiana lineare. 3. Un sbarretta di rame (ρ = 1.67 × 10−8 Ωm) lunga l = 0.15 m, di massa m = 0.05 Kg e sezione S = 4 mm ´e sospesa ai due estremi da due fili conduttori ed ´e immersa in un campo magnetico di ampiezza B0 = 0.55 T perpendicolare al piano del circuito e verso entrante. 3a) Calcolare la corrente che deve fluire nel circuito per sollevare la sbarretta, specificandone verso ed intensit´a. 3b) Se la sbarretta si muove verso l’alto con velocit´a v0 = 2 × 10−4 m/s, calcolare la forza elettromotrice indotta e la potenza dissipata. 4. Un’onda elettromagnetica piana di frequenza ν = 1 MHz si propaga nel verso negativo dell’asse z in un mezzo con k = 8.4 e km = 1.07. L’onda ´e polarizzata linearmente ed il piano di polarizzazione forma un angolo di 45o con l’asse x. Sapendo che il campo elettrico ´e nullo in z = 0 a t = 0: 4a) Calcolare la lunghezza d’onda e la velocit´a di propagazione dell’onda. Scrivere l’espressione del campo elettrico. 4b) Scrivere l’espressione del campo magnetico e calcolare l’intensit´a dell’onda sapendo che |E~ (z0, t0)| = 1 V/m con z0 = 3.8 km, t0 = 100 ms

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Compito di Fisica 2 svolto del 21/03/2016

Esame Fisica 2

Facoltà Ingegneria

Dal corso del Prof. E. Paladino

Università Università degli Studi di Catania

Esercitazione

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Ingegneria Elettronica A.A. 2015-2016 Prova scritta - Appello 21/03/2016 riservato a studenti ripetenti e fuori corso 1. All’interno di una sfera isolante di raggio R = 10 cm ´e distribuita una carica con densit´a ρ(r), dove r ´e la distanza dal centro, tale da creare un campo elettrico E~ (r) = αr2 rˆ per r ≤ R, con α = 9 kV/m2 . 1a) Determinare la densit´a di carica ρ(r). 1b) Calcolare la carica totale presente nella sfera e la differenza di potenziale fra il centro e la superficie della sfera. 2. All’interno di un cilindro cavo di raggi interno ed esterno a = 3 cm e b = 9 cm formato da un materiale di suscettivit´a χm = −1.8×10−5 scorre una corrente I = 25 mA. 2a) Supponendo che la corrente sia distribuita uniformemente sulla sezione del cilindro cavo, determinare il campo magnetico B~ in tutti i punti dello spazio (si assuma che il cilindro sia di lunghezza infinita). 2b) Determinare i campi H~ e M~ e le densit´a di corrente di magnetizzazione. 3. Il flusso del campo magnetico attraverso una spira metallica circolare di raggio r0 = 15 cm varia nel tempo secondo la legge ΦB(t) = 2(βt3 − γt2 + 4) Wb, dove β = 0.7 e γ = 0.4 in unit´a del SI. Sapendo che la spira ha sezione S = 25 cm2 e conducibilit´a σ = 3.8 × 107 (Ωm) −1 , 3a) Calcolare la massima corrente indotta nella spira. 3b) Calcolare l’energia dissipata nell’intervallo di tempo fra t = 0 a t = 2 s. 4. Un’onda elettromagnetica piana di frequenza ν = 300 kHz si propaga nel verso negativo dell’asse x in un mezzo con kd = 7 e km = 1.03. L’onda ´e polarizzata linearmente ed il piano di polarizzazione forma un angolo di 30o con l’asse y. Sapendo che il campo elettrico ´e nullo in x = 0 a t = 0 4a) Calcolare la lunghezza d’onda e la velocit´a di propagazione dell’onda. Scrivere l’espressione del campo elettrico. 4b) Scrivere l’espressione del campo magnetico e calcolare l’intensit´a dell’onda sapendo che |E~ (x0, t0)| = 1 V/m con x0 = 2.5 km, t0 = 150 ms.

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Esercizi dei compiti del 27/07/2014, 02/09/2013, 29/04/2016

Esame Fisica 2

Facoltà Ingegneria

Dal corso del Prof. E. Paladino

Università Università degli Studi di Catania

Esercitazione

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Gli esercizi svolti in questo documento sono: Prova scritta - Appello 29/04/2016 1. All’interno di un cilindro di raggio R = 7.3cm ed altezza L = 10 cm ´e presente un campo elettrico il cui potenziale ´e V (x, y, z) = c(x2 − y2), dove c = 2 × 10−2V/cm2. 1a) Determinare il campo elettrico all’interno del cilindro e calcolare la carica ivi contenuta. 1b) Calcolare l’energia elettrostatica all’interno del cilindro. Appello 02/09/2013 1. All’interno di una sfera di raggio R = 3.5 cm di materiale dielettrico ´e presente una densit´a volumetrica di carica di polarizzazione ρp(r) = αr2, dove r ´e la distanza dal centro della sfera ed α = 2 · 10−18 C/cm5. Determinare il campo elettrico (modulo, direzione e verso) in tutte le regioni di spazio in funzione della posizione e calcolarne il valore sulla superficie della sfera facendone l’analisi dimensionale. - (Facoltativo) Determinare il vettore polarizzazione ed il vettore induzione elettrostatica in funzione della posizione. Prova scritta - Appello 21/07/2014 2. Un circuito rettangolare di resistenza R = 1.5 kΩ ´e formato da due guide parallele distanti d = 5 cm e da due sbarrette conduttrici, una delle quali scivola sulle guide con velocit´a v(t) = At, A = 103 m/s2 . Il circuito ´e immerso in un campo magnetico ad esso perpendicolare, B~ = B0zˆ, B0 = 2 · 10−5 T. Determinare il campo elettrico indotto nel circuito e la corrente indotta (precisandone il verso) in funzione del tempo. Calcolare l’energia dissipata da t = 0 fino a t0 = 5 · 102 s.

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Compito svolto di Fisica 2 - Appello 27/01/2014

Esame Fisica 2

Facoltà Ingegneria

Dal corso del Prof. E. Paladino

Università Università degli Studi di Catania

Esercitazione

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Prova scritta - Fisica 2 CdL Ingegneria Elettronica Appello 27/01/2014 1. Tra due superfici sferiche concentriche di raggi R1 = 10 cm ed R2 = 20 cm ´e distribuita una carica elettrica con densit´a uniforme ρ = 26.58 × 10−8 in unit´a del S.I. Determinare il campo elettrostatico E~ in tutti i punti dello spazio ed il potenziale V (in funzione della posizione) ponendo lo zero del potenziale all’infinito. Calcolare il valore del potenziale nel punto distante r0 = 35 cm dal centro delle sfere. - (Facoltativo) Calcolare con quale velocit´a arriva al centro della sfera un elettrone inizialmente in quiete sulla superficie di raggio R2. 2. Un filo rettilineo indefinito di sezione trascurabile ´e percorso da una corrente if = 0.5 A. Il filo ´e circondato da una guaina di raggio R = 2 cm e suscettivit´a magnetica χm = −0.3×10−4 . Attorno alla guaina ´e avvolto un solenoide di raggio R, N = 102 spire e lunghezza L = 1.5 m in cui circola una corrente is = 5 mA. Determinare i campi H~ , B~ , M~ in tutti i punti dello spazio (trascurando gli effetti ai bordi del solenoide). - (Facoltativo) Calcolare le densit´a di corrente amperiana lineare ~j e superficiale J~, sulla superficie ed all’interno della guaina. 3. Una spira quadrata di lato a = 23 cm e resistenza R = 7 kΩ si trova sul piano ˆx − yˆ di un sistema cartesiano. La spira ´e immersa in un campo magnetico formante un angolo di π/4 con l’asse z e di modulo variabile nel tempo B(t) = (B0/T0)t con t ∈ [0, T0]. Sapendo che B0 = 3 mT e che T0 = 30 s, calcolare la corrente indotta nella spira e l’energia dissipata da t = 0 a T0. 4. Due onde elettromagnetiche piane si propagano nel vuoto, i campi elettrici delle due onde sono rispettivamente E~ 1(y, t) = E0x cos[ky + ωt]ˆx, E~ 2(y, t) = E0z sin[ky+ωt+φ]ˆz. Stabilire quale ´e la direzione ed il verso di propagazione dell’onda, calcolarne la lunghezza d’onda ed il periodo sapendo che ω = 6 × 1015 rad/s. Stabilire sotto quali condizioni l’onda elettromagnetica risultante ´e polarizzata circolarmente precisando in quali casi la polarizzazione ´e oraria o antioraria.

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Esercizi vari Fisica 2 Svolti

Esame Fisica 2

Facoltà Ingegneria

Dal corso del Prof. E. Paladino

Università Università degli Studi di Catania

Esercitazione

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Esercizio di fisica 2: Consideriamo una bobina composta da N1 spire di raggio r1 e un’ altra bobina composta da N2 spire e di raggi r2 << r1 posta in prossimità del centro della bobina 1 ma inclinata di un certo angolo . Sappiamo che un generatore inserito nella bobina 2 fa circolare una corrente i2(t) = i0 cos (wt). Calcolare la forza elettromotrice indotta nella bobina 1. E altri esercizi svolti.

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Esercizi svolti sulle onde elettromagnetiche

Esame Fisica 2

Facoltà Ingegneria

Dal corso del Prof. E. Paladino

Università Università degli Studi di Catania

Esercitazione

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Esercizi su onde elettromagnetiche svolti in classe dalla professoressa Elisabetta Paladino; anno 2015/2016, corso di Laurea Ingegneria Elettronica dell'Università di Catania elaborati dal publisher sulla base di appunti personali e frequenza delle lezioni della professoressa.

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Compito svolto di Fisica 2 appello del 14/04/2014

Esame Fisica 2

Facoltà Ingegneria

Dal corso del Prof. E. Paladino

Università Università degli Studi di Catania

Esercitazione

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Esercizi di Fisica 2, CdL Ingegneria Elettronica A.A. 2013-2014. Prova scritta - Appello 24/02/2014 1. Un condensatore cilindrico ´e formato da una armatura interna di raggio R1 = 0.3 cm ed una armatura esterna di raggio interno R2 = 0.8 cm e raggio esterno R3 = 1 cm. Le due armature hanno uguale altezza L = 10 cm. Sulla armatura interna si trova una carica Q = 35 mC. Supponendo che l’armatura esterna sia isolata, determinare il campo elettrico presente in tutti in punti dello spazio (trascurando effetti ai bordi), determinare e calcolare la capacit´a del condensatore. - (Facoltativo) Supponendo che l’armatura esterna sia a terra, calcolare l’energia elettrostatica del condensatore. 2. Un solenoide rettilineo di diametro d = 7 cm, lunghezza L = 35 cm e N = 350 spire ´e percorso da una corrente i = 3 A circolante in senso orario osservando il solenoide dal verso positivo del asse ˆz (asse del solenoide). Il solenoide ´e riempito completamente di un materiale (n = 1.5 × 1028m−3 ) i cui atomi acquistano un momento magnetico medio h~mi = 2.5 × 10−28 zˆ A· m2 . Determinare i campi M~ , H~ , B~ in tutti i punti dello spazio e calcolare la suscettivit´a del materiale specificando se esso ´e paramagnetico o diamagnetico. - (Facoltativo) Calcolare le densit´a di corrente amperiana lineare ~j, superficiale J~ e l’energia accumulata dal campo magnetico. 3. Su un filo indefinito di sezione trascurabile diretto lungo l’asse ˆy di un sistema cartesiano scorre la corrente i(t) = i0 cos(ωt). Calcolare la mutua induttanza fra il filo ed una spira quadrata di lato l = 5 cm posta sul piano ˆx − yˆ a distanza x0 = 10 cm dal filo. Sapendo che spira ha resistenza R = 12 kΩ calcolare la corrente indotta al tempo t = 25 ms se ω = 42 rad/s e i0 = 8 mA. 4. Un’onda elettromagnetica piana polarizzata ellitticamente si propaga nel vuoto lungo il verso positivo dell’asse ˆz. Sui due semiassi, diretti lungo ˆx e ˆy, l’onda assume ampiezza pari a E0x = √ 2E0 ed E0y = √ 3E0 (E0 = 24V/m). Sapendo che E~ (t = 0, z = 0) = √ 3E0 yˆ, scrivere l’espressione del campo elettrico dell’onda e ricavare il campo magnetico distinguendo il caso polarizzazione ellittica in verso orario ed antiorario.

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Compito svolto di Fisica 2 appello del 17/06/2014

Esame Fisica 2

Facoltà Ingegneria

Dal corso del Prof. E. Paladino

Università Università degli Studi di Catania

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Esercizi di fisica 2: 1. Una carica ´e distribuita all’interno di una sfera di raggio R = 0.5 cm con densit´a non uniforme ρ(r) = ρ0/r, con ρ0 = −2 × 10−4 in unit´a del S.I. Determinare il campo elettrostatico E~ in tutti i punti dello spazio ed il potenziale V (in funzione della posizione) ponendo lo zero del potenziale all’infinito. Calcolare il valore del potenziale nel punto distante r0 = 35 cm dal centro della sfera. - (Facoltativo) Calcolare con quale velocit´a arriver´a nel punto distante r0 = 35 cm dal centro della sfera un elettrone inizialmente in quiete sulla superficie della sfera. 2. Una densit´a lineare di corrente J~ 0 = 10 ˆz in unit´a del S.I. scorre sul piano ˆy - ˆz di un sistema cartesiano. Nella regione x < 0 c’´e il vuoto, nella regione x > 0 si trova un materiale di suscettivit´a χ(x, y, z) = αx2 + βz, dove α = 10−2 e β = 10−4 in unit´a del S.I. Determinare le unit´a di misura di α e β ed i campi H~ , B~ , M~ in tutti i punti dello spazio. Calcolarne il valore nei punti {−0.5, 1, 1} e {0.5, 1, 1}. - (Facoltativo) Calcolare la densit´a lineare di corrente di magnetizzazione ~jm sulla superficie x = 0 e la densit´a superficiale di corrente magnetizzazione J~m nel punto {0.5, 1, 1}. 3. Una spira quadrata di lato a = 23 cm si trova sul piano ˆx − yˆ di un sistema cartesiano. La spira ´e immersa in un campo magnetico formante un angolo di π/3 con l’asse z e di modulo variabile nel tempo B(t) = (B0/T0)t con t ∈ [0, T0] e B0 = 3 mT, T0 = 30 s. Calcolare la corrente indotta nella spira e l’energia dissipata da t = 0 a T0, sapendo che la spira ha resistivit´a ρ = 13 × 10−7 Ωm e sezione Σ = 0.0125cm2 . 4. I campi elettrici di sue onde elettromagnetiche piane che si propagano nel vuoto sono E~ 1(x, t) = E0x sin[kx + ωt]ˆy, E~ 2(x, t) = E0z sin[kx + ωt + φ]ˆz. Stabilire la direzione ed il verso di propagazione dell’onda risultante, calcolarne la lunghezza d’onda ed il periodo sapendo che ω = 12×1014 rad/s. Stabilire sotto quali condizioni l’onda elettromagnetica complessiva ´e polarizzata circolarmente precisando in quali casi la polarizzazione ´e oraria o antioraria.

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Compito svolto 10.04.2014

Esame Fisica 2

Facoltà Ingegneria

Dal corso del Prof. E. Paladino

Università Università degli Studi di Catania

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Sono svolti 3 esercizi di questo compito, cioé : 2.Tra le armature quadrate (lato a = 3.5 cm) di un condensatore piano si trovano due lastre di materiale dielettrico di uguale spessore d = 2 cm, di permebilit´a rispettivamente k1 = 7 e k2 = 13. La distanza delle lastre dalle armature e la distanza fra le lastre sono uguali e pari a l = 6 cm. Sapendo che, in presenza di una differenza di potenziale fra le armature ∆V , la carica accumulata su una di esse vale Q = 6·10−14 C, determinare i campi D~ , E~ ed P~ fra le armature e il valore ∆V . 3.In una spira quadrata di lato l = 12 cm, posta sul piano ˆx- ˆy di un sistema cartesiano, scorre una corrente i = 26 mA. La spira ´e per met´a soggetta all’azione di un campo magnetico B~ = B0zˆ, con B0 = 35 mT. Calcolare la forza che deve essere applicata alla spira perch´e essa sia in quiete nel sistema di riferimento indicato (precisare modulo, direzione e verso). 4. Un’onda elettromagnetica piana si propaga nel vuoto, sapendo che il campo elettrico ha una componente E~ (y, t) = E0z cos [ky − ωt] ˆz, scrivere l’espressione delle componenti lungo ˆx e ˆy tali che l’onda elettromagnetica risulti polarizzata linearmente ed il piano di polarizzazione formi un angolo di π/6 col piano ˆy − zˆ.

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