Far conoscere allo studente i principali fatti sperimentali e le teorie della fisica del 900 ed evidenziare i cambiamenti nell'interpretazione dei fenomeni della natura rispetto alla fisica classica.
Prerequisiti
Corsi raccomandati: Matematica I e II, Fisica I e II, Metodi matematici per l'ottica
Metodi Didattici
CFU: 6
Numero di ore totali: 150 (25X6)
Numero di ore relative alle attivita' in aula : 48
Modalità di verifica apprendimento
Esame orale
Programma del corso
Elementi di fisica quantistica.
La radiazione termica. L'effetto fotoelettrico. L'effetto compton. Il concetto di fotone. I modelli atomici di Thompson, Rutherford e Bohr. L'esperimento di Franck-Hertz. L'esperimento di Stern-Gerlach. Interazione atomo-radiazione termica. Emissione stimolata. I principi del laser. Le onde di De Broglie e il dualismo onda-corpuscolo.L'esperimento di Davisson e Germer. Il principio di indeterminazione di Heisenberg. Equazione di Shroedinger e significato di autostato, autovalore e valore di aspettazione. Particella in una buca di potenziale. Oscillatore armonico. Equazione di Shroedinger in un campo centrale.
Elementi di fisica atomica.
Richiami matematici: coordinate sferiche, operatore gradiente e laplaciano. Richiami al moto in un campo centrale. Momento angolare. Equazione di Shroedinger per l'atomo di idrogeno. Separazione delle variabili. Soluzioni della parte angolare. Armoniche sferiche come autofunzioni del momento angolare. Soluzioni della parte radiale. Livelli energetici. Cenni sull'atomo di elio.
Elementi di fisica molecolare.
Hamiltoniana di una molecola e separazione di Born-Oppenheimer. Equazione di Shroedinger per molecole biatomiche. Potenziale efficace e sviluppo all'ordine piu' basso. Moto rotazionale di una molecola biatomica rigida. Spettro rotazionale puro di una molecola biatomica. Moto vibrazionale di una molecola biatomica. Spettro vibrazionale e roto-vibrazionale: bande P,Q,R.
Elementi di fisica dei solidi.
Calore specifico dei solidi. Moti reticolari. Proprieta' termiche e di trasporto legate ai moti reticolari. Proprieta' elettroniche di un cristallo. Proprieta' termiche e ditrasporto degli elettroni.
Cenni di relativita' speciale.
Introduzione al problema della definizione di spazio e tempo in sistemi di riferimento inerziali. Trasformazioni di Galileo. Relativita' di Einstein. Postulati della teoria della relativita' speciale. Spazio-tempo quadridimensionale. Trasformazioni di Lorentz. Quadrivettori. Relativita' della contemporaneita'. Contrazione relativistica delle lunghezze. Dilatazione relativistica dei tempi. Tempo proprio. Composizione delle velocita'. Descrizione delle leggi fisiche per mezzo dei quadrivettori. Quadrivettori di tipo spaziale e di tipo temporale. Quadrivettore quantita' di moto. Massa ed energia a riposo, massa relativistica. Quadrivettore di propagazione delle onde elettromagnetiche. Effetto Doppler relativistico. Aberrazione relativistica della luce.