Anno di corso: 1

Crediti: 6
Crediti: 8
Crediti: 8
Crediti: 3
Tipo: Lingua/Prova Finale
Crediti: 3
Tipo: Lingua/Prova Finale
Crediti: 3
Tipo: Lingua/Prova Finale
Crediti: 3
Tipo: Lingua/Prova Finale
Crediti: 3
Tipo: Lingua/Prova Finale
Crediti: 3
Tipo: Lingua/Prova Finale
Crediti: 3
Tipo: Lingua/Prova Finale
Crediti: 3
Tipo: Lingua/Prova Finale

Anno di corso: 2

Anno di corso: 3

STRUTTURA DELLA MATERIA I

Scheda dell'insegnamento

Anno accademico di regolamento: 
2016/2017
Anno di corso: 
2
Anno accademico di erogazione: 
2017/2018
Tipo di attività: 
Obbligatorio
Lingua: 
Italiano
Crediti: 
6
Ciclo: 
Secondo Semestre
Ore di attivita' didattica: 
42
Prerequisiti: 

Conoscenze di base di fisica classica: meccanica e
elettromagnetismo; analisi matematica.

Moduli

Metodi di valutazione

Tipo di esame: 
Orale
Modalita' di verifica dell'apprendimento: 

prova orale

Valutazione: 
Voto Finale

Obiettivi formativi

Lo scopo del corso e' duplice: illustrare e discutere gli
esperimenti chiave che hanno condotto alla crisi della
fisica classica all'inizio del '900 e introdurre i concetti
alla base dello sviluppo della meccanica quantistica.

Contenuti

Elementi di meccanica statistica classica, distribuzione di Boltzmann. Crisi della fisica classica: radiazione di corpo nero, effetto fotoelettrico ed effetto Compton. Modelli atomici di inizio ‘900: risultati sperimentali e problemi. Atomo di Bohr e conseguenze del modello. Regole di Sommerfeld e il quanto d’azione.

L’atomo: modelli di Thomson e di Rutherford, spettri a righe; atomo di Bohr, regole di Sommerfeld; esperimento di Franck-Hertz, emissione e assorbimento di radiazione, coefficienti di Einstein.

Richiami su onde armoniche, onde piane, onde stazionarie, battimenti; velocità di fase e velocità di gruppo. Notazione complessa; gruppo e pacchetto d’onda. Pacchetto gaussiano e trasformata di Fourier. Natura ondulatoria della materia e ipotesi di De Broglie; esperimenti di diffrazione di particelle; interpretazione di Born. Onde di materia e ipotesi di de Broglie. Principio d’indeterminazione di Heisenberg.

L’equazione di Schrödinger e la sua interpretazione probabilistica. Particella libera. Soluzione generale dell’equazione di Schrödinger. Equazione agli stati stazionari.
Problemi monodimensionali. Buca di potenziale infinita, stati stazionari e soluzione generale. Buca di potenziale finita; stati legati e del continuo. Gradino e barriera di potenziale; effetto tunnel; oscillatore armonico. Valori di aspettazione; regole di rappresentazione; stati e probabilità di transizione. Problemi tridimensionali: buca di potenziale in due e tre dimensioni; stati degeneri; densità degli stati.

Programma esteso

Elementi di meccanica statistica classica, distribuzione di Boltzmann. Crisi della fisica classica: radiazione di corpo nero, effetto fotoelettrico ed effetto Compton. Modelli atomici di inizio ‘900: risultati sperimentali e problemi. Atomo di Bohr e conseguenze del modello. Regole di Sommerfeld e il quanto d’azione.

L’atomo: modelli di Thomson e di Rutherford, spettri a righe; atomo di Bohr, regole di Sommerfeld; esperimento di Franck-Hertz, emissione e assorbimento di radiazione, coefficienti di Einstein.

Richiami su onde armoniche, onde piane, onde stazionarie, battimenti; velocità di fase e velocità di gruppo. Notazione complessa; gruppo e pacchetto d’onda. Pacchetto gaussiano e trasformata di Fourier. Natura ondulatoria della materia e ipotesi di De Broglie; esperimenti di diffrazione di particelle; interpretazione di Born. Onde di materia e ipotesi di de Broglie. Principio d’indeterminazione di Heisenberg.

L’equazione di Schrödinger e la sua interpretazione probabilistica. Particella libera. Soluzione generale dell’equazione di Schrödinger. Equazione agli stati stazionari.
Problemi monodimensionali. Buca di potenziale infinita, stati stazionari e soluzione generale. Buca di potenziale finita; stati legati e del continuo. Gradino e barriera di potenziale; effetto tunnel; oscillatore armonico. Valori di aspettazione; regole di rappresentazione; stati e probabilità di transizione. Problemi tridimensionali: buca di potenziale in due e tre dimensioni; stati degeneri; densità degli stati.

Bibliografia consigliata

J.J. Brehm and W.J. Mullin, Introduction to the Structure of Matter, Wiley (NJ, 1989).
D. J. Griffiths, Introduzione alla Meccanica Quantistica, Casa Editrice Ambrosiana (Milano, 2005)
F. Ciccacci, Fondamenti di fisica atomica e quantistica, EdiSES (Napoli, 2012).

Modalità di erogazione

Convenzionale

Metodi didattici

Lezione frontale