Fisica Moderna
- Docenti:
- Campagnoli Giancarlo
- Anno accademico:
- 2014/2015
- Codice corso:
- 500705
- Crediti formativi:
- 6
- Ambito:
- FIS/01
- Decreto Ministeriale:
- 270/04
- Ore di lezione:
- 48
- Lingua di insegnamento:
- Italiano
Obiettivi
Il corso permette allo studente di completare la sua conoscenza della fisica elementare aggiungendo alla meccanica e all'elettromagnetismo, studiati nel triennio, alcune importanti nozioni di meccanica quantistica e di struttura microscopica della materia.
Metodi didattici
Lezioni e discussioni
Modalità d'esame
Esame orale
Prerequisiti
Elementi di termodinamica, di meccanica classica e di elettromagnetismo.
Programma
Elementi di fisica degli atomi e delle molecole. Metalli, isolanti e semiconduttori. Proprieta' elementari dei nuclei atomici.
1. Richiami di termodinamica e teoria cinetica dei gas. Elementi di meccanica statistica classica.
La radiazione di corpo nero; il quanto di energia di Planck. Effetto fotoelettrico; effetto Compton. Lo spettro dei Raggi X. Assorbimento ed emissione di radiazione monocromatica negli atomi. Il modello atomico di Rutherford; l’atomo di Bohr.
Onde o particelle? La diffrazione degli elettroni.
La funzione d'onda associata al moto delle particelle; il principio di indeterminazione.
L'equazione di Schroedinger. Problemi semplici di meccanica quantistica. I livelli d'energia e le funzioni d’onda dell’elettrone nell’atomo di idrogeno. Quantizzazione del momento angolare. Atomi idrogenoidi. Atomi dei metalli alcalini; lo spin dell'elettrone e principio di Pauli. Sistemi con molte particelle: funzioni d’onda simmetriche e antisimmetriche. L'atomo di Elio. Il sistema periodico degli elementi.
Sommario del formalismo della meccanica quantistica e dei postulati interpretativi.
2. La formazione delle molecole.
3. Distribuzione statistica di Bose-Einstein; emissione e assorbimento di radiazione, spontaneo e stimolato; la radiazione Laser. Il calore specifico delle vibrazioni reticolari nei solidi: modello di Einstein, modello di Debye.
Distribuzione statistica di Fermi-Dirac; conducibilita’ elettrica; calore specifico degli elettroni nei metalli.
Le bande di energia degli elettroni nei solidi cristallini: modello di Kronig e Penney; metalli e isolanti. I semiconduttori; dispositivi a semiconduttore: il diodo e il transistor.
4. Proprieta' elementari dei nuclei. Radioattivita'. Fissione e fusione dei nuclei.
1. Richiami di termodinamica e teoria cinetica dei gas. Elementi di meccanica statistica classica.
La radiazione di corpo nero; il quanto di energia di Planck. Effetto fotoelettrico; effetto Compton. Lo spettro dei Raggi X. Assorbimento ed emissione di radiazione monocromatica negli atomi. Il modello atomico di Rutherford; l’atomo di Bohr.
Onde o particelle? La diffrazione degli elettroni.
La funzione d'onda associata al moto delle particelle; il principio di indeterminazione.
L'equazione di Schroedinger. Problemi semplici di meccanica quantistica. I livelli d'energia e le funzioni d’onda dell’elettrone nell’atomo di idrogeno. Quantizzazione del momento angolare. Atomi idrogenoidi. Atomi dei metalli alcalini; lo spin dell'elettrone e principio di Pauli. Sistemi con molte particelle: funzioni d’onda simmetriche e antisimmetriche. L'atomo di Elio. Il sistema periodico degli elementi.
Sommario del formalismo della meccanica quantistica e dei postulati interpretativi.
2. La formazione delle molecole.
3. Distribuzione statistica di Bose-Einstein; emissione e assorbimento di radiazione, spontaneo e stimolato; la radiazione Laser. Il calore specifico delle vibrazioni reticolari nei solidi: modello di Einstein, modello di Debye.
Distribuzione statistica di Fermi-Dirac; conducibilita’ elettrica; calore specifico degli elettroni nei metalli.
Le bande di energia degli elettroni nei solidi cristallini: modello di Kronig e Penney; metalli e isolanti. I semiconduttori; dispositivi a semiconduttore: il diodo e il transistor.
4. Proprieta' elementari dei nuclei. Radioattivita'. Fissione e fusione dei nuclei.
Bibliografia
Appunti forniti dal docente.
A.P.French, E.F.Taylor: "An introduction to Quantum Physics", Van Nostrand Reinhold (International), 1979
A.P.French, E.F.Taylor: "An introduction to Quantum Physics", Van Nostrand Reinhold (International), 1979
Dipartimento di Matematica ''F. Casorati''
Università degli Studi di Pavia -
Via Ferrata, 5 - 27100 Pavia
Tel +39.0382.985600 - Fax +39.0382.985602