STRUTTURA DELLA MATERIA I
Anno accademico e docente
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- English course description
- Anno accademico
- 2016/2017
- Docente
- LUCIA DEL BIANCO
- Crediti formativi
- 6
- Periodo didattico
- Primo Semestre
- SSD
- FIS/03
Obiettivi formativi
- Il corso tratta i fenomeni fisici più importanti che hanno posto le basi per la transizione dalla Fisica Classica alla Fisica Quantistica, sviluppando i concetti di radiazione termica, interazione radiazione-materia, dualismo onda-corpuscolo e la descrizione dei primi modelli atomici.
Inoltre, il corso presenta il formalismo della statistica classica e quantistica trattando alcune applicazioni alla fisica dei solidi. Infine, vengono fornite nozioni di base per la descrizione dei solidi cristallini. Prerequisiti
- E’ indispensabile la conoscenza della Fisica classica
Contenuti del corso
- RADIAZIONE TERMICA (6 ore)
Proprietà della radiazione termica. Corpo nero. Legge di Stefan. Legge di Wien. Formula di Rayleigh-Jeans. Teoria di Planck.
INTERAZIONE RADIAZIONE MATERIA (6 ore)
Effetto fotoelettrico: teoria quantistica di Einstein; i fotoni. Effetto Compton. Produzione di raggi X. Produzione e annichilazione di coppia. Definizione di sezione d'urto.
FENOMENOLOGIA QUANTISTICA (10 ore)
Postulato di de Broglie. Esperimento di Davisson e Germer. Dualismo onda-corpuscolo. Principio di indeterminazione. Spettri atomici. Modelli atomici: modello di Thomson, di Rutherford e di Bohr. Cenno al modello di Sommerfeld.
FISICA STATISTICA (20 ore)
Statistica classica e quantististica. Calcolo delle leggi di distribuzione di Maxwell-Boltzmann, Fermi-Dirac e Bose-Einstein.
Applicazione della statistica classica: il gas ideale.
Calore specifico di un solido cristallino: legge di Dulong Petit, modello di Einstein, modello di Debye. Concetto di degenerazione statistica. Applicazione della statistica di Fermi Dirac: il gas di elettroni liberi; calore specifico del gas di elettroni.
Applicazione della statistica di Bose-Einstein: gas di fotoni; fononi in reticolo unidimensionale. Condensazione di Bose Einstein
INTRODUZIONE ALLO STATO SOLIDO (6 ore)
Il reticolo di Bravais. Cella unitaria. Semplici strutture cristalline. Cella di Wigner-Seitz. Piani reticolari e indici di Miller. Diffrazione di raggi X; legge di Bragg. Metodi didattici
- Lezioni frontali ed esercitazioni.
Modalità di verifica dell'apprendimento
- L’esame consiste in una prova scritta seguita da una prova orale. La prova scritta prevede la risoluzione di alcuni problemi inerenti il programma e si intende superata con un punteggio di 18/30. La prova orale consiste nella trattazione di alcuni argomenti richiesti dal docente. Il voto finale terrà conto del risultato complessivo delle due prove d'esame.
Testi di riferimento
- 1)R.Eisberg, R.Resnick "Quantum Physics of Atoms, Molecules, Solids, Nuclei and Particles", 2nd Edition, J.Wiley & Sons, 1985
2)Alonso-Finn "Quantum and statistical Physics" vol. 3, Addison-Wesley
