OBIETTIVI FORMATIVI

Fornire un buon livello di conoscenza dei principali effetti quantistici negli atomi, nuclei e molecole, nei gas e nella materia condensata

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

Lo scopo del corso è portare gli studenti a un buon livello di conoscenza dei principali effetti quantistici negli atomi, nuclei e molecole, nei gas e nella materia condensata. Ci si aspetta che lo studente acquisisca una comprensione dei principi di base che caratterizzano la descrizione quantistica dei fenomeni fisici per i quali tale descrizione è necessaria,  e che sia in grado di risolvere problemi elementari che coinvolgono particelle quantistiche o altri semplici sistemi quanto-meccanici.

MODALITA' DIDATTICHE

TRADIZIONALE

PROGRAMMA/CONTENUTO

Il corso, dopo un’introduzione ai primi sviluppi storici della fisica quantistica ed una presentazione della cosidetta "vecchia teoria dei quanti",   tratta il formalismo della teoria quantistica moderna e  descrive  le piu semplici applicazioni dell’equazione di Schroedinger alla fisica atomica, molecolare e della materia condesata.

Dettaglio del calendario (70 ore che includono le ore di esercitazione):

- La crisi della fisica classica (6 ore): I modelli atomici, l'effetto fotoelettrico, l'effetto Compton, la teoria microscopica classica del calori specifici, lo spettro di assorbimento ed emissione degli atomi.

- La vecchia teoria quantistica (6 ore): la condizione di quantizzazione di Bohr-Sommerfeld, la lunghezza d'onda di De Broglie, la dualità onda corpuscolo. La teoria quantistica dei calori specifici. Il corpo nero e lo spettro di Planck.

- Complementi di matematica (8 ore): Numeri complessi. Matrici, sistemi lineari.

- Il formalismo della meccanica quantistica (10 ore): il principio di sovrapposizione, stati, vettori, operatori e osservabili, la funzione d'onda nella rappresentazione di Schroedinger.  Lo spin. 

- L'equazione di Schroedinger e le sue applicazioni (16 ore): Spettri continui e discreti. L'oscillatore armonico. Buche di potenziale. Effetto tunnel. Potenziali periodici e bande.

- L'atomo (12 ore): Il momento angolare. L'atomo di idrogeno. Lo spin dell'elettrone. Il principio di esclusione di Pauli.

- Metodi di approssimazione perturbativi e variazionali (12 ore): Effetto Stark ed effetto Zeeman. L'atomo di elio. Metodi variazionali.  Molecole e legami chimici. 

TESTI/BIBLIOGRAFIA

- La fisica di Feynman, Volume 3. “Meccanica quantistica” (Zanichelli 2007); disponibile  anche on-line in inglese gratuitamente: http://www.feynmanlectures.info/

-  Lezioni di Meccanica Quantistica, L.E. Picasso, Edizioni ETS, (2000) Pisa;

-  Chimica Fisica, Peter Atkins e Julio De Paula, (Zanichelli 2012);

- Introduction to Quantum Mechanics: S.M. Blinder (Elsevier, 2004).

- Introduction to Quantum Mechanics: David J. Griffiths (Benjamin Cumming, 2004);

- Modern Quantum Mechanics: J. J Sakurai (Addison Wesley, 1993);

- Dispense ed esercizi disponibili sul: https://www.ge.infn.it/~imbimbo