STRUTTURA DELLA MATERIA

Insegnamento
STRUTTURA DELLA MATERIA
Insegnamento in inglese
STRUCTURE OF MATTER
Settore disciplinare
FIS/03
Corso di studi di riferimento
FISICA
Tipo corso di studio
Laurea
Crediti
8.0
Ripartizione oraria
Ore Attività frontale: 64.0
Anno accademico
2020/2021
Anno di erogazione
2022/2023
Anno di corso
3
Lingua
ITALIANO
Percorso
PERCORSO COMUNE

Descrizione dell'insegnamento

Il programma dell'insegnamento è provvisorio e potrebbe subire delle modifiche

Conoscenze di base della fisica classica (meccanica, termodinamica ed elettromagnetismo) e fondamenti di meccanica analitica e meccanica quantistica oltre a saper padroneggiare strumenti matematici quali derivate, integrali, equ. differenziali, algebra elementare di matrici ed operatori, equazioni agli autovalori.

Il corso si articola su 64h (corrispondenti a 8 CFU) di lezioni ed esercitazioni che partono da un’analisi della transizione dalla fisica classica alla fisica quantistica per focalizzarsi poi su modelli atomici, fisica dell’atomo idrogenoide e degli atomi a più elettroni, fisica molecolare, introduzione allo stato solido, interazione radiazione-materia.

- Conoscenza e comprensione delle proprietà microscopiche e spettroscopiche della materia, nei suoi stati atomici, molecolari e cristallini.

- Capacità di applicare conoscenze e comprensione identificando gli elementi essenziali di un assegnato fenomeno, i principi della Fisica che lo governano, gli ordini di grandezza coinvolti, il livello di approssimazione appropriato in una sua modellizzazione.

- Autonomia di giudizio nella descrizione ed analisi di processi fisici ed esperimenti attinenti la fisica atomica, molecolare e (parte) dello stato solido.

Abilità comunicative nell’esposizione degli argomenti trattati, motivando l’origine delle proprie affermazioni

- Capacità di apprendimento maturando un approccio metodologico tale da permettere un apprendimento autonomo di nuovi argomenti ed approfondimenti.

Lezioni frontali combinate a presentazioni multimediali contenenti animazioni ed immagini atte ad illustrare i principali argomenti del corso.

Esame orale di solito focalizzato su due argomenti sviluppati nell’ambito del corso allo scopo di verificare conoscenze, comprensione e capacità di applicare le nozioni acquisite.

  1. Cenni storici su crisi della Fisica Classica (corpo nero, effetto fotoelettrico, effetto Compton), esistenza degli atomi e la scoperta dell’elettrone (raggi catodici ed esperimento di Millikan)
  2. Modelli atomici (Thomson, Rutherford, Bohr), spettri atomici, esperimento di Franck-Hertz e interpretazione dei raggi X
  3. L’atomo idrogenoide. Comportamento ondulatorio della materia: lunghezza d’onda di De Broglie, esperimento di Davisson-Germer, Onde stazionarie, equ. di Schroedinger in coordinate sferiche, atomo idrogenoide, numeri quantici, quantizzazione di momento angolare ed energia, degenerazione.
  4. Interazione radiazione-materia: teoria delle perturbazioni dipendenti dal tempo, regola d’oro di Fermi, assorbimento ed emissione stimolata, approssimazione di dipolo e regole di selezione per interazioni di dipolo elettrico, emissione spontanea, coefficienti di Einstein, spettri atomici e laser. 
  5. Spin ed interazioni magnetiche: Momento magnetico orbitale, Effetto Zeeman, Esperimento di Stern-Gerlach, Spin dell’elettrone, Misure di risonanza magnetica, Momento angolare totale, Interazione spin-orbita, correzioni relativistiche.
  6. Atomi a più elettroni: modello a elettroni indipendenti e potenziale centrale, atomo di elio, principio di esclusione, determinante di Slater e forze di scambio, effetti di non centralità ed accoppiamento del momento angolare, sistema periodico degli elementi.
  7. Molecole: Approssimazione di Born-Oppenheimer, Metodo degli orbitali molecolari, approssimazione LCAO; ione molecolare H2+; molecole biatomiche omopolari, molecola di idrogeno, legame covalente e stati di legame ed anti-legame; legame ionico ed interazioni di Van der Waals; molecole biatomiche eteropolari e molecole poliatoiche; ibridizzazione orbitali; Stati roto-vibrazionali: parte radiale e angolare della funzione d’onda, approssimazione armonica e di rotatore rigido, spettri roto-vibrazionali e scattering Raman.[GM1]
  8. Introduzione allo stato solido: struttura periodica dei cristalli e reticolo reciproco, diffrazione, struttura a bande, modello ad elettrone libero, massa efficace e conducibilità elettrica nei solidi.

R. Eisberg, R. Resnik, Quantum Physics. Atoms, Molecules, Solids, Nuclei, and Particles, John Wiley&Sons.

Ashcroft-Mermin, Solid State Physics, Saunders College Publishing (1976).

Kittel, Introduzione alla fisica dello stato solido, Bollati Boringhieri (1971).

Semestre

Tipo esame
Obbligatorio

Valutazione
Orale - Voto Finale

Orario dell'insegnamento
https://easyroom.unisalento.it/Orario

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