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FISICA DEI SOLIDI

CODICE 61496
ANNO ACCADEMICO 2022/2023
CFU
  • 8 cfu al 3° anno di 8765 SCIENZA DEI MATERIALI (L-30) - GENOVA
  • SETTORE SCIENTIFICO DISCIPLINARE FIS/03
    LINGUA Italiano
    SEDE
  • GENOVA
  • PERIODO 1° Semestre
    MATERIALE DIDATTICO AULAWEB

    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; fare degli esempi di applicazione dei modelli ai solidi; 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 (oppure a distanza qualora non fosse consentita la lezione in presenza) 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 vibrazioni 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

    - Materiale didattico distribuito su aulaweb.  Appunti presi a lezione.  

    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 2022

    https://servizionline.unige.it/unige/stampa_manifesto/MF/2022/8765.html

     

    Orari delle lezioni

    L'orario di tutti gli insegnamenti è consultabile su EasyAcademy.

    ESAMI

    MODALITA' D'ESAME

    L'esame consiste in una prova orale con due domande sugli argomenti fondamentali del corso ( struttura, vibrazioni reticolari, stati elettronici) volte ad accertare la conoscenza degli argomenti fondamentali e la 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. 

     

     

    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 facendo degli esempi, sapersi esprimere in un linguaggio pertinente usando strumenti matematici adeguati.  La valutazione tiene conto di tutti questi elementi.

    Calendario appelli

    Data Ora Luogo Tipologia Note