ELEMENTS OF MODERN PHYSICS

Teaching in italian
ELEMENTI DI FISICA MODERNA
Teaching
ELEMENTS OF MODERN PHYSICS
Subject area
FIS/02
Reference degree course
OPTICS AND OPTOMETRY
Course type
Bachelor's Degree
Credits
6.0
Teaching hours
Frontal Hours: 48.0
Academic year
2022/2023
Year taught
Course year
3
Language
ITALIAN
Curriculum
PERCORSO GENERICO/COMUNE

Teaching description

Teaching program is provisional and may be subject to changes

Tutti i corsi di Fisica e di Analisi sono propedeutici a questo corso

Crisi della fisica classica e introduzione alla meccanica quantistica. Atomi, particelle, radiazioni, onde elettromagnetiche e fotoni. Atomo di Bohr, onde di materia, equazione di Shroedinger, Cenni ai problemi unidimensionali. Cenni ai problemi tridimensionali. Atomi ad un elettrone. Atomi a più elettroni. Spin e struttura fine (cenni)

  • Conoscenze e comprensione: Possedere una comprensione di base dei fenomeni della meccanica quantistica con applicazioni al mondo atomico.
  • Capacità di applicare conoscenze e comprensione: Essere in grado di risolvere semplici problemi di meccanica quantistica.
  • Autonomia di giudizio:  La conoscenza diretta di modelli e metodi progressivamente più astratti e generali, porterà lo studente a riconoscere la presenza e l’efficacia esplicativa dei principi della Fisica moderna nell’accadimento dei fenomeni che coinvolgono fenomeni microscopici.
  • Abilità comunicative: Il corso sarà teso a far apprendere allo studente uno specifico linguaggio descrittivo della fenomenologia dei sistemi fisici microscopici e delle loro interazioni fondamentali.
  • Capacità di apprendimento: Il corso costituirà una base per un approfondimento autonomo di argomenti più avanzati, concernenti le applicazioni della meccanica quantistica all'ottica e alla chimica di base.

Lezioni frontali con esercitazioni

Prova scritta con una domanda di teoria a scelta dello studente tra due possibili (max 15 punti) e risoluzione di tre esercizi (max 5 punti l'uno). Una prova orale integrativa è prevista eccezionalmente a complemento. All'esame è ammesso l'uso di appunti personali ma non dei libri di testo.

Le date degli appelli saranno comunicate in seguito

INTRODUZIONE ALLA MECCANICA QUANTISTICA

  • Quantizzazione ovvero atomismo del mondo
  • Campi e particelle

ATOMI, PARTICELLE E RADIAZIONE

  • Atomi: massa e dimensioni
  • Richiami su interferenza e diffrazione
  • Diffrazione di raggi X su cristalli
  • Sezione d’urto
  • Modelli atomici
  • Misura del numero di Avogadro
  • La scoperta di nuove particelle e radiazioni

LUCE: ONDE ELETTROMAGNETICHE E FOTONI

  • Radiazione termica
  • Il corpo nero
  • Dalla formula di Rayleigh-Jeans a quella di Planck
  • L’effetto fotoelettrico
  • La diffusione Compton
  • Onde o particelle?

ATOMO DI BOHR

  • Principi base della spettroscopia
  • Spettro dell’atomo di idrogeno
  • Postulati e modello di Bohr
  • Moto del nucleo
  • La “vecchia” Fisica dei Quanti
  • Principio di corrispondenza

ONDE DI MATERIA

  • Lunghezza d’onda di de Broglie
  • Diffrazione degli elettroni
  • Dualismo onda-particella
  • Pacchetti d’onda
  • Principio di indeterminazione di Heisenberg
  • Lunghezza d’onda di de Broglie e atomo di Bohr
  • Il microscopio elettronico
  • Natura ondulatoria delle particelle: esperimenti moderni
  • Principio di indeterminazione e stati legati
  • Principio di indeterminazione e stati eccitati

EQUAZIONE DI SCHROEDINGER

  • Equazione per le onde di materia
  • Interpretazione della funzione d’onda
  • Proprietà delle funzioni d’onda
  • Valori di aspettazione
  • Equazione di Schrödinger non dipendente dal tempo: stati stazionari
  • Quantizzazione dell’energia

PROBLEMI UNIDIMENSIONALI

  • Buca di potenziale di profondità infinita
  • Oscillatore armonico
  • Particella libera
  • Energia potenziale costante a tratti
  • Gradino di potenziale
  • Barriera di potenziale ed effetto tunnel
  • Buca di potenziale di profondità finita

SISTEMI A SIMMETRIA SFERICA (cenni)

  • Particella in campo centrale
  • Equazione angolare
  • Armoniche sferiche
  • Momento angolare

ATOMI A UN ELETTRONE (cenni)

  • Equazione di Schrödinger per atomi a un elettrone
  • Autovalori e autofunzioni
  • Gas nobili e atomi alcalini

SPIN

  • Spire e dipoli magnetici
  • Dipoli magnetici elementari: esperimento di Stern e Gerlach
  • Spin ½ (cenni)
  • Somma di momenti angolari (cenni)
  • Momento angolare totale (cenni)

ATOMI A MOLTI ELETTRONI (Cenni)

  • Impostazione del problema
  • Atomo di elio e interazione di scambio
  • Approssimazione di campo centrale
  • Sistema periodico degli elementi chimici
  • Spettri di emissione di raggi X

MULTIPLETTI E STRUTTURA FINE

  • Oltre l’approssimazione di campo centrale
  • Interazione spin-orbita
  • Accoppiamento LS e regole di Hund
  • Doppietto giallo del sodio
  • Struttura fine dell’idrogeno
  • Momento di dipolo magnetico totale e fattore di Landè
  • Livelli energetici dell’atomo di carbonio
  • Franco Ceccacci, Fondamenti di Fisica atomica e quantistica, EdiSES, ISBN9788879597159
  • David Halliday, Robert Resnick, Jearl Walker, Fondamenti di fisica. Fisica moderna, CEA, ISBN9788808219190
  • Appunti del corso ed eventuali appunti integrativi del docente

Semester

Exam type
Compulsory

Type of assessment
Oral - Final grade

Course timetable
https://easyroom.unisalento.it/Orario

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