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ELEMENTI E APPLICAZIONI DI FISICA MODERNA

CODICE 90693
ANNO ACCADEMICO 2021/2022
CFU
  • 7 cfu al 1° anno di 9011 MATEMATICA(LM-40) - GENOVA
  • SETTORE SCIENTIFICO DISCIPLINARE FIS/03
    LINGUA Italiano
    SEDE
  • GENOVA
  • PERIODO 2° Semestre
    MATERIALE DIDATTICO AULAWEB

    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 tutti gli insegnamenti è consultabile su 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.