ID:
57335
Tipo Insegnamento:
Obbligatorio
Durata (ore):
54
CFU:
6
SSD:
FISICA DELLA MATERIA
Url:
FISICA/PERCORSO COMUNE Anno: 3
Anno:
2024
Dati Generali
Periodo di attività
Secondo Semestre (24/02/2025 - 06/06/2025)
Syllabus
Obiettivi Formativi
Il corso ha l'obiettivo di fornire allo studente le nozioni di base della fisica atomica, delle molecole semplici, dello stato solido e dell'interazione radiazione-materia. Alla fine del corso lo studente avrà acquisito conoscenze relative alla struttura degli atomi a più elettroni, agli stati elettronici e roto-vibrazionali delle molecole ed ai primi elementi della fisica dello stato solido. Inoltre avrà sviluppato le abilità necessarie per affrontare e risolvere problemi e semplici applicazioni sugli stessi argomenti.
Prerequisiti
Sono raccomandate conoscenze di base di Meccanica Quantistica; inoltre il superamento dell'esame di "Struttura della Materia I" è un prerequisito per sostenere l'esame del presente corso.
Metodi didattici
Lezioni frontali ed esercitazioni. Per favorire l'apprendimento anche agli studenti impossibilitati a partecipare alle lezioni verranno messe a disposizione risorse didattiche di supporto: streaming in diretta delle lezioni (laddove tecnicamente possibile) e registrazioni.
Verifica Apprendimento
L’obiettivo della prova d’esame consiste nel verificare il livello di raggiungimento degli obiettivi formativi precedentemente indicati; la verifica dell’apprendimento è unica e sarà effettuata mediante una prova scritta finale ed una successiva prova orale.
La prova orale deve essere sostenuta nella stessa sessione in cui si è superata la prova scritta o nella successiva. Dato che la verifica dell'apprendimento è da intendersi come unica prova, ancorché costituita da scritto e orale, chi non dovesse superarla dovrà ripeterla in entrambe le sue componenti. Nella prova scritta verrà verificato il livello di abilità raggiunto nel risolvere i problemi; nella prova orale verranno verificate le conoscenze acquisite. La prova scritta consiste nella soluzione di alcuni problemi inerenti il programma e si intende pienamente superata con un punteggio di 18 su 30. Alla prova scritta non è ammesso l'uso di strumenti di comunicazione di qualsiasi genere né di strumenti di calcolo, ad eccezione di un normale calcolatore numerico. Non si possono portare libri o appunti di qualsiasi genere; è ammesso solo l'utilizzo di un singolo foglio formato A4 su cui ciascuno studente avrà scritto i dati, formule, appunti che ritiene utili, senza restrizioni oltre a quelle imposte dallo spazio disponibile. E' cura dello studente procurarsi strumenti di scrittura (penna, righello, ecc.) idonei. La prova orale si terrà pochi giorni dopo quella scritta e verificherà la preparazione dello studente nel trattare gli argomenti che verranno proposti. Il voto finale terrà conto della preparazione complessiva dello studente risultante dalle prove d'esame (scritto e orale).
La prova orale deve essere sostenuta nella stessa sessione in cui si è superata la prova scritta o nella successiva. Dato che la verifica dell'apprendimento è da intendersi come unica prova, ancorché costituita da scritto e orale, chi non dovesse superarla dovrà ripeterla in entrambe le sue componenti. Nella prova scritta verrà verificato il livello di abilità raggiunto nel risolvere i problemi; nella prova orale verranno verificate le conoscenze acquisite. La prova scritta consiste nella soluzione di alcuni problemi inerenti il programma e si intende pienamente superata con un punteggio di 18 su 30. Alla prova scritta non è ammesso l'uso di strumenti di comunicazione di qualsiasi genere né di strumenti di calcolo, ad eccezione di un normale calcolatore numerico. Non si possono portare libri o appunti di qualsiasi genere; è ammesso solo l'utilizzo di un singolo foglio formato A4 su cui ciascuno studente avrà scritto i dati, formule, appunti che ritiene utili, senza restrizioni oltre a quelle imposte dallo spazio disponibile. E' cura dello studente procurarsi strumenti di scrittura (penna, righello, ecc.) idonei. La prova orale si terrà pochi giorni dopo quella scritta e verificherà la preparazione dello studente nel trattare gli argomenti che verranno proposti. Il voto finale terrà conto della preparazione complessiva dello studente risultante dalle prove d'esame (scritto e orale).
Testi
Alcune parti dei seguenti testi sono utilizzate per l'insegnamento:
1)R.Eisberg, R.Resnick "Quantum Physics of Atoms, Molecules, Solids, Nuclei and Particles", 2nd Edition, J.Wiley & Sons, 1985 (Capitoli 8,9,10)
2)Alonso-Finn "Quantum and statistical Physics" vol. 3, Addison-Wesley (Capitoli 5,12)
3)C. Kittel "Introduction to Solid State Physics" VI Edizione, J. Wiley &Sons, 1986 (Capitoli 2,5,6,7,8).
Dispense su alcuni specifici argomenti vengono inoltre messe a disposizione sul sito Internet del corso.
1)R.Eisberg, R.Resnick "Quantum Physics of Atoms, Molecules, Solids, Nuclei and Particles", 2nd Edition, J.Wiley & Sons, 1985 (Capitoli 8,9,10)
2)Alonso-Finn "Quantum and statistical Physics" vol. 3, Addison-Wesley (Capitoli 5,12)
3)C. Kittel "Introduction to Solid State Physics" VI Edizione, J. Wiley &Sons, 1986 (Capitoli 2,5,6,7,8).
Dispense su alcuni specifici argomenti vengono inoltre messe a disposizione sul sito Internet del corso.
Contenuti
Proprietà delle funzioni d'onda dell'atomo di idrogeno: numeri quantici, distribuzione spaziale della probabilità (2 ore).
Esperimento di Stern-Gerlach; lo spin dell'elettrone; accoppiamento LS; effetti relativistici, regola dell'intervallo di Landè (3 ore).
Effetto Lamb, struttura iperfine; emissione spontanea; regole di selezione in forte campo magnetico; operatore inversione, regole di selezione in approssimazione di dipolo elettrico; emissione spontanea e stimolata, confronto con corpo nero (modello di Einstein) (5 ore).
Atomi a più elettroni; sistemi di fermioni, simmetria delle funzioni d'onda, ortoelio e paraelio; modello di Hartree (4 ore). Potenziale di ionizzazione; spettro di emissione raggi X, legge di Moseley; effetto Auger (2 ore). Elementi alcalini; elementi con due o più elettroni ottici; stati atomici del carbonio; transizioni ottiche e regole di selezione; effetto Zeeman, fattore di Landè ed effetto Paschen-Bach in atomi a più elettroni (10 ore).
Molecole; struttura elettronica, modello LCAO; orbitali di legame e anti-legame; molecole biatomiche, legami covalente e dipolare; molecole poliatomiche (2 ore). Ibridizzazione; molecole coniugate; proprietà ottiche (3 ore). Eccitazioni molecolari: modi rotazionali, modi vibrazionali; combinazione di transizioni elettroniche e roto-vibrazionali: principio di Franck-Condon (4 ore). Spettri atomici; scattering Raman (2 ore). Calore specifico di gas poliatomici (molecole), contributi rotazionale e vibrazionale (3 ore).
Reticolo reciproco; calcolo del reticolo reciproco; diffrazione di raggi X; modello di Von Laue (2 ore). Sfera di Ewald, metodi sperimentali; fattori di struttura e di forma, riflessioni proibite (2 ore). Elettroni in un potenziale periodico, teorema di Bloch; vettore d'onda elettronico e suo significato fisico (4 ore). Elettroni quasi liberi, gap di energia (2 ore). Conduttività elettrica nel modello a bande; conduttori, isolanti e semiconduttori (2 ore). Semiconduttori: bande di valenza e di conduzione, lacune; massa efficace (2 ore).
Esperimento di Stern-Gerlach; lo spin dell'elettrone; accoppiamento LS; effetti relativistici, regola dell'intervallo di Landè (3 ore).
Effetto Lamb, struttura iperfine; emissione spontanea; regole di selezione in forte campo magnetico; operatore inversione, regole di selezione in approssimazione di dipolo elettrico; emissione spontanea e stimolata, confronto con corpo nero (modello di Einstein) (5 ore).
Atomi a più elettroni; sistemi di fermioni, simmetria delle funzioni d'onda, ortoelio e paraelio; modello di Hartree (4 ore). Potenziale di ionizzazione; spettro di emissione raggi X, legge di Moseley; effetto Auger (2 ore). Elementi alcalini; elementi con due o più elettroni ottici; stati atomici del carbonio; transizioni ottiche e regole di selezione; effetto Zeeman, fattore di Landè ed effetto Paschen-Bach in atomi a più elettroni (10 ore).
Molecole; struttura elettronica, modello LCAO; orbitali di legame e anti-legame; molecole biatomiche, legami covalente e dipolare; molecole poliatomiche (2 ore). Ibridizzazione; molecole coniugate; proprietà ottiche (3 ore). Eccitazioni molecolari: modi rotazionali, modi vibrazionali; combinazione di transizioni elettroniche e roto-vibrazionali: principio di Franck-Condon (4 ore). Spettri atomici; scattering Raman (2 ore). Calore specifico di gas poliatomici (molecole), contributi rotazionale e vibrazionale (3 ore).
Reticolo reciproco; calcolo del reticolo reciproco; diffrazione di raggi X; modello di Von Laue (2 ore). Sfera di Ewald, metodi sperimentali; fattori di struttura e di forma, riflessioni proibite (2 ore). Elettroni in un potenziale periodico, teorema di Bloch; vettore d'onda elettronico e suo significato fisico (4 ore). Elettroni quasi liberi, gap di energia (2 ore). Conduttività elettrica nel modello a bande; conduttori, isolanti e semiconduttori (2 ore). Semiconduttori: bande di valenza e di conduzione, lacune; massa efficace (2 ore).
Lingua Insegnamento
ITALIANO
Altre informazioni
Codice Classroom: lsbypbc
Corsi
Corsi
FISICA
Laurea
3 anni
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