OBIETTIVI FORMATIVI

L'insegnamento fornisce una conoscenza di base su varie tematiche della fisica moderna, con particolare riferimento alla meccanica quantistica e con aspetti della teoria della relativita' ristretta. L'obiettivo e' stimolare l'interesse e la comprensione di fenomeni fisici associati a questi argomenti evidenziandone anche importanti applicazioni in particolare nel campo della struttura della materia.

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

Lo studente dovrà giungere a una comprensione dei principali fenomeni quantistici e relativistici e del ruolo che rivestono nel definire il carattere dei principali fenomeni chimico-fisici (es. la struttura elettronica di un atomo) e del funzionamento di dispositivi di interesse generale (es. il laser), di tecnologie innovative (es. il GPS) e di strumenti di indagine avanzati (es. i microscopi elettronici).

MODALITA' DIDATTICHE

Tradizionale: lezioni frontali con esempi e applicazioni svolti dai docenti.

PROGRAMMA/CONTENUTO

1. Introduzione alla Relatività Speciale
   
   Richiami di relatività classica ed equazione delle onde elettromagnetiche
   Esperimento di Michelson e Morley
   Postulati di Einstein
   Trasformazioni di Lorentz
   Dinamica relativistica
   Applicazioni
    
2. Meccanica quantistica
   
   2.1 Dualismo onda-corpuscolo per la radiazione elettromagnetica
   Richiami sull’interferenza di onde elettromagnetiche
   Effetto fotoelettrico e concetto di fotone
   Radiazione da corpo nero
   Complementarità tra stati, interpretazione probabilistica
   Relazione di indeterminazione per fotoni
    

   2.2 Dualismo onda-corpuscolo per la materia 
   Fenomenologia Atomica: spettri di emissione e modello di Bohr
   Ipotesi di De Broglie
   Effetti di interferenza con particelle
   Relazione di indeterminazione di Heisenberg e pacchetti d’onda

   2.3 Equazione di Schroedinger
   Equazione stazionaria e dipendente dal tempo
   Interpretazione probabilistica della funzione d’onda
   Particella in una scatola
   Effetto tunnel
   Applicazione: microscopi elettronici a effetto tunnel e a forza atomica

   2.4 Modelli atomici e statistica delle particelle
   Atomo di idrogeno, spin, transizioni
   Principio di esclusione
   Atomi a più elettroni
   Cenni alle statistiche di Fermi e di Bose
   Applicazione: quantum dot
   Applicazione: Laser

   2.5 Strutture cristalline
   Diffrazione su cristalli
   Cenni alla teoria delle bande
   Metalli e isolanti
   Cenni ai dispositivi a semiconduttore

TESTI/BIBLIOGRAFIA

K. S. Krane "Modern Physics, 3rd edition" (Wiley)
​V. A. Ugarov "Special Relativity" (MIR)