Laboratorio di Fisica quantistica I

Corso di Studio:
Laurea magistrale in Scienze fisiche
Docenti:
Matteo Galli
Anno accademico:
2017/2018 (Altri: 2016/2017 2015/2016 2014/2015 2013/2014)
Semestre:
I
Lingua di insegnamento:
Italiano / english friendly
Codice corso:
500612
Settore scientifico/disciplinare:
FIS/01
Crediti formativi:
6
Ore di lezione:
72

Obiettivi

Apprendimento dei concetti di base e delle principali metodologie di fisica sperimentale mediante la realizzazione di alcuni esperimenti fondamentali di fisica quantistica della materia.

Prerequisiti

Nozioni di fisica quantistica, elettromagnetismo, ottica.

Programma

Realizzazione di alcuni esperimenti fondamentali nel campo della fisica atomica e della Struttura della materia. (1) Atomo di idrogeno: studio della serie di Balmer, verifica della validità dell'ipotesi di Bohr e determinazione della costante di Rydberg. Misura dello splitting isotopico e determinazione del rapporto di massa idrogeno/deuterio. Misura dei livelli di energia di orto-elio e para-elio. (2) Effetto Zeeman: studio dello splitting in campo magnetico del doppietto del Sodio e della riga rossa del Cadmio e misura del magnetone di Bohr. (3) Propagazione di un fascio laser in un cristallo di rubino: studio del fenomeno di oscillazione coerente di popolazione e misura della velocità di propagazione della luce in regime di "ultra-slow light" (v=10 m/s). (4) Stati non-classici della radiazione elettromagnetica: generazione di coppie di fotoni per conversione parametrica spontanea in un cristallo nonlineare, misura delle coincidenze temporali mediante rivelatori a singolo fotone.
Gli strumenti didattici utilizzati sono la lezione frontale e il laboratorio. Ognuno degli esperimenti proposti è preceduto dalla spiegazione dei concetti teorici di base, delle tecniche sperimentali adottate e della rilevanza scientifica e applicativa dell'esperimento. In seguito lo studente è condotto passo-passo nella realizzazione degli esperimenti, ponendo particolare attenzione all'analisi critica del dato sperimentale ottenuto e alla sua contestualizzazione nell'ambito del modello teorico adottato.

Bibliografia

- Appunti del corso
- A. C. Mellissinos and J. Napolitano,” Experiments in Modern Physics”, Second Edition 2003, Academic press.
- Bahaa E. A. Saleh, Malvin Carl Teich, “Fundamentals of Photonics”, 2nd edition, Wiley.
- R. Loudon, “The Qauntum Theory of light”, Oxford University Press (2008).

Modalità di esame

Al termine del corso è richiesta la stesura di una relazione scientifica su ognuna delle esperienze eseguite. All’esame è richiesta l’esposizione orale di una relazione scientifica a scelta, con particolare riferimento ai concetti teorici di base e alle metodologie sperimentali adottate.