PRESENTAZIONE

l'insegnamento del terzo anno nel corso di laurea in Scienza dei Materiali introduce alle conoscenze di base di Fisica dei Solidi. Viene data particolare importanza alla capacità di interpretare le proprietà fisiche dei solidi  con l'aiuto di adeguate semplificazioni e modelli matematici, identificando i limiti di validità delle approssimazioni fatte. Il programma prevede una introduzione alla struttura, agli stati elettronici e vibrazionali dei solidi cristallini.

OBIETTIVI E CONTENUTI

OBIETTIVI FORMATIVI

Acquisire le conoscenze di base della fisica dei solidi nei suoi aspetti sperimentali e teorici nonché una solida metodologia di lavoro e un’impostazione interdisciplinare orientata alla risoluzione dei problemi

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

Saper applicare le conoscenze di base della fisica classica, della fisica moderna e della chimica allo studio a livello introduttivo della Fisica dei Solidi ;  avere consuetudine con gli strumenti matematici necessari per fare modelli utili a descrivere il comportamento dei solidi cristallini  e a comprenderne le proprietà termiche, vibrazionali ed elettroniche; integrare le conoscenze e i linguaggi delle varie discipline.

PREREQUISITI

Conoscenze di base di fisica generale, di calcolo infinitesimale e di fisica moderna

MODALITA' DIDATTICHE

Lezioni in aula con esempi e applicazioni.  L'insegnamento prevede circa 64 ore di lezione. E' sollecitata la partecipazione degli studenti nella discussione che evidenzia le caratteristiche dei vari modelli utilizzati e la loro adeguatezza a interpretare le proprietà dei solidi cristallini.

PROGRAMMA/CONTENUTO

Solidi reali e solidi ideali. Ipotesi semplificatrici e modelli.
Struttura cristallina: reticolo diretto e reticolo reciproco.
Metodi sperimentali per la determinazione della struttura cristallina: Diffrazione, altri metodi.

Studio delle vbrazioni reticolari. Semplici modelli in 1D e 3D. Relazioni di dispersione e densità degli stati in frequenza. Quantizzazione delle vibrazioni reticolari: fononi. Statistica di Bose Einstein. Proprietà termiche dei solidi: calore specifico in funzione della temperatura. temperatura di Debye e limite classico. Cenno ai fenomeni di anarmonicità. Metodi sperimentali per la determinazione delle relazioni di dispersione fononiche.

Studio delle proprietà elettroniche. Gas di elettroni liberi nei metalli: modello di Drude, modello di  Sommerfeld. Densità degli stati k, densità degli stati in energia. Statistica di Fermi Dirac. Energia di Fermi , temperatura di Fermi. Applicazioni: contributo elettronico al calore specifico. Potenziale periodico. Onde di Bloch e struttura a bande nei solidi. Modello dell'elettrone libero, quasi libero, fortemente legato. Struttura a bande di metalli, isolanti, semiconduttori e relazione con le proprietà elettroniche. Metodi sperimentali per la determinazione della struttura a bande.

Complementi: argomenti volti a consolidare le conoscenze di base a richiesta degli studenti.

TESTI/BIBLIOGRAFIA

- Appunti presi a lezione,  (materiale didattico distribuito su aulaweb come ausilio per gli appunti )

Testi consigliati :

  N. W. Ashcroft N. David Mermin   Solid State Physics

 C. Kittel, Introduzione alla fisica dello stato solido

 H. P. Myers  Introductory  Solid State Physics

DOCENTI E COMMISSIONI

Commissione d'esame

SILVANA TERRENI (Presidente)

LUCA VATTUONE

CORRADO BORAGNO (Presidente Supplente)

LEZIONI

INIZIO LEZIONI

Il calendario delle lezioni è pubblicato sul Manifesto degli Studi 2020

https://servizionline.unige.it/unige/stampa_manifesto/MF/2020/8765.html

Orari delle lezioni

FISICA DEI SOLIDI

ESAMI

MODALITA' D'ESAME

L'esame consiste in una prova orale con due domande sugli argomenti fondamentali del corso ( struttura, vibrazioni reticolari, stati elettronici) e sulla capacità di applicare le conoscenze a situazioni concrete.  La durata del colloquio è di circa mezz' ora.

 In caso di difficoltà viene proposta una terza domanda di riserva. 

Per gli studenti frequentanti il primo argomento viene scelto dallo studente.   Il secondo argomento è scelto dalla commissione.

MODALITA' DI ACCERTAMENTO

La prova orale mira ad accertare il grado di raggiungimento dei seguenti risultati di apprendimento:  conoscere e comprendere gli aspetti fondamentali della Fisica dei Solidi ( struttura, vibrazioni reticolari, stati elettronici), saper applicare le conoscenze, sapersi esprimere in un linguaggio pertinente usando strumenti matematici adeguati.  La valutazione tiene conto di tutti questi elementi.

Calendario appelli