Obiettivi formativi



Il corso permette allo studente di completare le sue conoscenze di fisica elementare aggiungendo alla meccanica e all'elettromagnetismo, studiati nel triennio, alcune delle nozioni piu' importanti sulla struttura microscopica della materia.



Prerequisiti



Elementi di termodinamica, di meccanica classica e di elettromagnetismo.



Contenuti



Il corso illustra e discute in modo elementare gli aspetti significativi e fondativi della Meccanica Quantistica con riferimento alla fisica degli atomi, delle molecole e dei solidi.

Il corso e' completato da alcuni cenni sulle proprieta' dei nuclei atomici.



Programma esteso



1. Richiami di termodinamica e teoria cinetica dei gas. Elementi di meccanica statistica classica; definizione statistica dell'entropia.

La radiazione di corpo nero e gli inizi della Fisica Quantistica. Lo spettro dei Raggi X. Effetto fotoelettrico; effetto Compton. Assorbimento ed emissione di radiazione negli atomi; il modello atomico di Rutherford, ipotesi di Bohr degli stati stazionari.

La funzione d'onda associata al moto delle particelle; l'equazione di Schroedinger; il principio di indeterminazione. Effetto tunnel; i livelli d'energia dell'oscillatore armonico; i livelli d'energia nell'atomo di Idrogeno. Quantizzazione del momento angolare; lo spin dell'elettrone. La funzione d'onda per sistemi con molti elettroni e il principio di Pauli.

L'atomo di Elio. Atomi a molti elettroni; il sistema periodico degli elementi. Sommario del formalismo della meccanica quantistica e dei postulati interpretativi.

2. La formazione delle molecole: legame covalente e legame ionico. Le bande di energia degli elettroni nei solidi cristallini: il modello di Kronig e Penney; metalli, isolanti e semiconduttori. La meccanica statistica quantistica: distribuzione di Bose-Einstein e distribuzione di Fermi-Dirac; Il calore specifico delle vibrazioni reticolari nei solidi: modelli di Einstein e di Debye; il calore specifico degli elettroni nei metalli. La radiazione Laser.

Dispositivi a semiconduttore. Superconduttivita'.

3. Propieta' elementari dei nuclei. Radioattivita'. Fissione e fusione dei nuclei.



Testi di riferimento



Appunti forniti dal docente.

A.P.French, E.F.Taylor: "An introduction to Quantum Physics", Van Nostrand Reinhold (International), 1979

D.Halliday, R.Resnick, J.Walker: "Fondamenti di Fisica-Fisica Moderna" (quinta ediz.), Casa Editrice Ambrosiana, 2002



Metodi didattici



Lezioni e esercitazioni



Modalita' d'esame



Esame orale