PRESENTAZIONE

L'insegnamento  introduce i concetti e i modelli di base della 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 introdotte. Il programma prevede una introduzione alla struttura, agli stati vibrazionali ed elettronici dei solidi, con particolare riferimento ai 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 elaborare modelli utili a descrivere il comportamento dei solidi cristallini e a comprenderne le proprietà termiche, vibrazionali ed elettroniche; sapere esporre degli esempi di applicazione dei modelli ai solidi; integrare le conoscenze e i linguaggi delle varie discipline.

PREREQUISITI

Conoscenze di base di fisica generale e moderna, di analisi matematica e di algebra vettoriale.

MODALITA' DIDATTICHE

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

PROGRAMMA/CONTENUTO

Breve rassegna sulle caratteristiche dello stato solido e della struttura cristallina con richiami di fisica atomica e molecolare. 

Elementi di fisica statistica dello stato solidoCalore specifico nel limite classico. Ipotesi quantistiche e modelli di Einstein e Debye. Modello di Drude per la conduzione elettronica e il trasporto termico nei metalli. Modello di Sommerfeld ad elettroni liberi. Densità degli stati elettronici. Sfera ed energia di Fermi. Calore specifico elettronico. Paramagnetismo di Pauli (cenni).

Elementi propedeutici di fisica molecolare 
Introduzione al metodo della combinazione lineare di orbitali atomici (Metodo del legame Forte): molecola biatomica. Catena di tre atomi: modi vibrazionali e stati elettronici. 

Introduzione alle eccitazioni elementari nei solidi: catene lineari di atomi

Catena monoatomica
Reticolo diretto e reticolo reciproco. Spazio -k.
Vibrazioni: Modi normali di oscillazione. Relazione di dispersione e conseguenze.  Confronto con il modello di Debye.  Quanti di vibrazione (fononi).

Stati elettronici. Relazione di dispersione in approssimazione di Legame Forte. Rappresentazione in zona estesa e zona ridotta. Intervalli di energia permessi e proibiti.  Densità degli stati.  

Catena biatomica. Reticolo diretto e reticolo reciproco. Modi vibrazionali e bande elettroniche. Criteri di riempimento delle bande. 

Reticoli cristallini

Reticolo diretto: celle convenzionali, primitive, unitarie. Reticoli con base. Reticolo reciproco:  zona di Brillouin: costruzione e proprietà. Approfondimenti su strutture a simmetria cubica.  

Onde nei cristalli.

Esperimenti di diffrazione per lo studio delle strutture cristalline. Condizioni di Laue e Bragg. 

Fononi 
Metodi sperimentali per la verifica delle dispersioni fononiche. Esempi di branche fononiche. 

Bande elettroniche

Elettroni in potenziale periodico.  Elettroni fortemente legati: bande nei materiali isolanti.  Approssimazione di elettrone quasi libero e bande nei metalli (esempi).  Semiconduttori (cenni). Metodi sperimentali per la determinazione della struttura a bande. 

TESTI/BIBLIOGRAFIA

Materiale didattico distribuito su aulaweb/TEAMS. 

Testi consigliati :

S.H Simon Oxford Solid State Basics

consultazione 

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

 C. Kittel, Introduzione alla fisica dello stato solido

https://chem.libretexts.org/Bookshelves/Physical_and_Theoretical_Chemistry_Textbook_Maps/Mathematical_Methods_in_Chemistry_(Levitus)

DOCENTI E COMMISSIONI

LEZIONI

INIZIO LEZIONI

Seconda metà di settembre 2026

Orari delle lezioni

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

ESAMI

MODALITA' D'ESAME

Prova scritta ( due ore) con svolgimento di esercizi e dimostrazioni svolti nel corso. Gli studenti avranno a disposizione un formulario.

Prova orale. Discussione di due argomenti. Un argomento è a scelta dello studente.  

Gli studenti con certificazioni valide per Disturbi Specifici dell’Apprendimento (DSA), per disabilità o altri bisogni educativi sono invitati a contattare il docente e il referente di Scuola per la disabilità all’inizio dell’insegnamento per concordare eventuali modalità didattiche che, nel rispetto degli obiettivi dell’insegnamento, tengano conto delle modalità di apprendimento individuali. I contatti del docente e referente di Scuola per la disabilità sono disponibili al seguente link Comitato di Ateneo per l’inclusione delle studentesse e degli studenti con disabilità o con DSA | UniGe | Università di Genova
 

MODALITA' DI ACCERTAMENTO

Prova scritta: verifica dell'accuratezza, precisione e completezza. Viene assegnato un punteggio in trentesimi (massimo 30)

Prova orale: verifica dell'accuratezza, precisione e completezza. Viene assegnato un punteggio da 0 a 10. 

Il voto finale si ottiene dalla somma dei voti ottenuti nelle due prove.

La lode è concessa se il punteggio totale raggiunge i 37 punti.  

ALTRE INFORMAZIONI

Non vi sono ulteriori informazioni rispetto a quelle già fornite.