PRESENTAZIONE

Elementi e Applicazioni di Fisica Moderna (EAFM, codice 90693) vale 7 crediti e si svolge nel secondo semestre dei seguenti anni: 1° LM. Le lezioni si tengono in lingua italiana.

Per gli studenti iscritti, il materiale didattico è disponibile su AulaWeb.

OBIETTIVI E CONTENUTI

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)

DOCENTI E COMMISSIONI

Commissione d'esame

MAURA SASSETTI (Presidente)

DARIO FERRARO

FABIO CAVALIERE (Presidente Supplente)

GIOVANNI RIDOLFI (Supplente)

LEZIONI

INIZIO LEZIONI

In accordo con il calendario accademico approvato dal Consiglio di Corso di Studi.

Orari delle lezioni

L'orario di questo insegnamento è consultabile all'indirizzo: Portale EasyAcademy

ESAMI

MODALITA' D'ESAME

Orale

MODALITA' DI ACCERTAMENTO

L'esame orale permetterà di valutare la conoscenza del candidato dei principali fenomeni quantistici e relavistici discussi durante il corso e la sua capacità di identificare il loro ruolo nella spiegazione dei fenomeni naturali e del funzionamento dei dispositivi e delle tecnologie discussi a lezione.