Fisica moderna - (5 cfu)
| Prof. Rosanna Capelletti | Tel. 0521.905247 - Fax. 0521.905223 |
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Finalità
Dopo cenni alle esperienze più significative che hanno portato alla Fisica Moderna e alla formulazione della Fisica Quantistica, il corso propone l’applicazione dei concetti della Meccanica Quantistica e Statistica a sistemi semplici, ma fondamentali per la comprensione dei meccanismi microscopici che determinano le proprietà dei materiali di specifico interesse per l’ingegneria elettronica.
Programma
A – Esperienze e concetti che hanno portato alla crisi della Fisica Classica
Scarica nei gas, effetto Compton, effetto fotoelettrico, spettri atomici, corpo nero, quanti di energia, dualismo onda particella; tecniche di diffrazione di raggi X e di elettroni e microscopio elettronico per la determinazione della struttura dei materiali.
B – Applicazioni della Meccanica Quantistica a sistemi semplici
Premesse: principi di indeterminazione, corrispondenza e complementarità, equazione della corda vibrante, modi quantizzati, autofunzioni e autovalori, funzioni ortonormali, operatori.
Postulati della meccanica quantistica.
Particella libera e particella libera nella scatola:
equazione di Schrödinger, livelli energetici, densità di probabilità, applicazione agli elettroni di conduzione nei metalli e alle buche quantiche.
Oscillatore armonico:
equazione di Schrödinger, livelli energetici; applicazione agli spettri vibrazionali delle molecole eteronucleari, alle vibrazioni reticolari nei solidi (fononi). Cenni all’anarmonicità dei sistemi reali.
Atomo di idrogeno ed atomi idrogenoidi:
equazione di Schrödinger, livelli energetici; rotatore rigido, come caso particolare: applicazione agli spettri rotazionali delle molecole eteronucleari.
Barriera di potenziale:
effetto tunnel, giunzioni a effetto tunnel, microscopio a effetto tunnel.
Bande di energia nei solidi cristallini:
modello di Kronig e Penney, classificazione dei solidi, isolanti, metalli e semiconduttori; statistica di Fermi Dirac; conducibilità elettrica. Cenni alle proprietà ottiche di semiconduttori e isolanti e ai cristalli fotonici.
Interazione della radiazione elettromagnetica con la materia:
cenni, regole di selezione, laser.
Attività d'esercitazione
Eventuali dimostrazioni di esperienze in aula.
Modalità d'esame
L’esame è orale.
Propedeuticità
Corsi di Fisica e di Analisi degli anni precedenti
Testi consigliati
R. Eisberg, R. Resnick – Quantum Physics and Atoms, Molecules, Solids, Nuclei, and Particles. Ed. John Wiley & Sons (New York), 1985.
R. Capelletti – Fisica III. Appunti del corso. Edizioni Santa Croce, Parma, 1997
R. Capelletti – Fotocopie delle diapositive del corso di Fisica Moderna, 2003
Ultimo aggiornamento: 23-07-2003