Struttura della materia

Corso di Studio:
Laurea triennale in Fisica
Docenti:
Pietro Carretta
Anno accademico:
2017/2018 (Altri: 2016/2017 2015/2016 2014/2015 2013/2014)
Semestre:
II
Lingua di insegnamento:
Italiano (Inglese su richiesta)
Codice corso:
502006
Settore scientifico/disciplinare:
FIS/03
Crediti formativi:
12
Ore di lezione:
108

Obiettivi

Apprendimento degli aspetti di base della struttura elettronica di atomi, molecole e solidi, dei moti degli atomi in molecole e solidi, delle proprietà termodinamiche della materia, delle funzioni di risposta di questi sistemi a campi magnetici ed elettrici e delle principali spettroscopie utilizzate per sondare le proprietà di atomi, molecole e solidi.

Prerequisiti

Aspetti fondamentali di meccanica, termodinamica, elettromagnetismo e meccanica quantistica. E’ utile conoscere gli aspetti di base della meccanica statistica.

Programma

Vengono richiamati gli aspetti generali di atomi idrogenoidi e descritti i principi di spettroscopia dei livelli elettronici negli atomi. Successivamente vengono trattati gli atomi a più elettroni e illustrate le varie interazioni (spin-orbita, scambio, orbita-orbita, iperfine ) che determinano la struttura dei livelli elettronici. Vengono descritti quindi gli stati elettronici e la formazione delle molecole, sia facendo riferimento a molecole biatomiche sia a molecole poliatomiche. Sono illustrate le proprietà delle molecole associate ai moti nucleari di rotazione e vibrazione e le spettroscopie utilizzate per il loro studio. Successivamente vengono descritte le proprietà principali dei solidi cristallini: le strutture reticolari, gli stati elettronici nei cristalli e la loro descrizione nell'ambito di diversi modelli, la formazione dei cristalli, la conduttività elettrica, i modi vibrazionali nei cristalli. Nell'arco del corso vengono richiamati in più occasioni concetti di meccanica statistica utili alla comprensione degli argomenti trattati. Viene data particolare enfasi all'effetto di campi elettrici e magnetici sulla struttura dei livelli di atomi, molecole e solidi e alla descrizione delle rispettive funzioni di risposta e delle spettroscopie impiegate per il loro studio.

Bibliografia

A. Rigamonti, P. Carretta, Structure of Matter: an Introductory Course with Problems and Solutions, Springer International Pub., 2015 (terza edizione).

Modalità di esame

Esame scritto e orale. Durante il corso si svolgeranno delle prove scritte in itinere sulle parti riguardanti atomi, molecole e solidi. Per accedere all’esame orale lo studente dovrà superare l’esame scritto finale oppure le tre prove scritte in itinere. Per l’esame orale si raccomanda di concentrarsi sugli aspetti comuni alle trattazioni fatte per gli atomi, le molecole e i solidi. Ad esempio, saper trattare qual è l’effetto di campi elettrici statici sulle proprietà di atomi, molecole e solidi, oppure saper trattare gli effetti associate all’indistinguibilità per scambio di particelle in atomi, molecole e solidi.