Fisica

TULLIO SCOPIGNO

OBIETTIVI GENERALI:
Il corso si pone come obiettivo lo studio dei fondamenti struttura della materia, fornendo le basi della fisica atomica e molecolare, con una introduzione elementare alla fisica dei solidi, a partire dalle conoscenze e metodologie della meccanica quantistica. Lo studente al termine del corso avrà acquisito i concetti base per la determinazione degli autovalori energetici e autostati di sistemi atomici e molecolari in presenza di campi esterni. Le conoscenze acquisite in questo corso sono indispensabili per i corsi più avanzati di materia condensata e fisica dei solidi.

OBIETTIVI SPECIFICI:
A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF 1) Conoscere i fondamenti della fisica atomica e molecolare, e le basi della fisica dei solidi.
OF 2) Comprendere gli spettri energetici e gli autostati di sistemi atomici, molecolari e solidi.
OF 3) Comprendere i principi dell’interazione tra radiazione e materia

B – Capacità applicative
OF 4) Imparare ad applicare i principi della meccanica quantistica per la descrizione del comportamento di atomi e molecole
OF 5) Risolvere problemi legati al calcolo degli spettri atomici e molecolari
OF 6) Essere in grado di applicare tecniche perturbative e variazionali per il calcolo degli autostati di atomi e molecole

C - Autonomia di giudizio
OF 7) Essere in grado di integrare le conoscenze acquisite al fine di applicarle successivamente nel contesto più generale della fisica della materia condensata

D – Abilità nella comunicazione
OF 8) Saper comunicare i passaggi salienti necessari alla soluzione di problemi elementari inerenti la struttura della materia

E - Capacità di apprendere
OF 9) Avere la capacità di consultare autonomamente testi di base e in qualche caso articoli scientifici al fine di approfondire in modo autonomo alcuni argomenti introdotti durante il corso.

conoscenze base di meccanica quantistica e di elettromagnetismo

1 Fisica atomica
1.1 Gli spettri atomici
1.2 Richiami di fisica classica e quantistica
1.3 Interpretazione dello spettro dell’idrogeno
1.4 Dall’idrogeno alla Tavola Periodica

2 Fisica molecolare
2.1 Lo ione molecolare H2+
2.2 H2+ e molecole omonucleari
2.3 Modello di molecola biatomica eteronucleare
2.4 Molecole biatomiche con piú di un elettrone
2.5 Molecole poliatomiche cicliche

3 Fisica dei solidi
3.1 Tight binding a primi vicini
3.2 Densità degli stati e superficie di Fermi
3.3 Elettrone libero da Drude a Sommerfeld
3.4 Cristalli,reticolo diretto e reciproco
3.5 Teorema di Bloch, metalli e isolanti

Bransden B.H., Joachain C.J., “Physics of atoms and molecules”, Longman London and New York

Elementi di fisica atomica, molecolare e dei solidi, di G.B. Bachelet e V.D.P. Servedio, Aracne editrice (2014)
L.D. Landau e E.M. Lifsic, Fisica teorica. Vol. 3: Meccanica quantistica. Teoria non relativistica. (Editori Riuniti 1999)

Mediante insegnamento frontale, svolgimento esercizi e assegnazione problemi per casa, prove intermedie di verifica

L'esame consiste in una prova scritta e un successivo colloquio sui temi più rilevanti trattati nel corso. Durante l'anno verranno svolte prove (scritte) intermedie che, se superate, permettono l'accesso diretto al colloquio orale. Per superare l'esame lo studente/la studentessa deve essere in grado di presentare un argomento o ripetere un calcolo discusso durante il corso. Allo/a studente/studentessa verrà richiesto di applicare i
metodi appresi in esercizi o ad esempi e situazioni simili a quelle
discusse durante il corso. Nella valutazione si tiene conto di:
- correttezza e completezza dei concetti esposti;
- chiarezza e rigore espositivo;
- capacità di sviluppo analitico della teoria;
- attitudine nel problem solving (metodo e risultati).