Giorno

Argomenti

Eisberg Resnick

14 Ottobre

-Ricapitolazione dell'impostazione delle teorie classiche.

-Studio dell'interazione radiazione materia.

-Spettri di radiazione termica. Concetto di corpo nero.

-Leggi di Stefan e di Wien.

-Calcolo di Rayleigh e Jeans dello spettro di corpo nero:

      -proprietà delle onde in equilibrio in una cavità a temperatura T.

-Calcolo di Rayleigh e Jeans dello spettro di corpo nero:

    -calcolo della densità di energia nella cavità; catastrofe

     ultravioletta.

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20 Ottobre

-Teoria di Planck dello spettro di corpo nero.

-Il postulato di Planck sulla quantizzazione dell'energia.

Proprietà corpuscolari della Radiazione Elettromagnetica

-Effetto fotoelettrico, risultati sperimentali.

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21 Ottobre

-La teoria di Einstein dell'effetto fotoelettrico.

-Dualismo onda corpuscolo per la radiazione elettromagnetica.

Proprietà ondulatorie dei sistemi materiali

-Onde di Materia, evidenze sperimentali

-Dualismo onda-corpuscolo per i sistemi materiali, cenni sull'interpretazione probabilistica dell'intensità dell'onda.

-Principio di indeterminazione di Heisenberg

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27 Ottobre

Modelli atomici

-Modello atomico di Thompson

-Diffusione di particelle a da film sottili, risultati sperimentali e previsioni di Thompson.

-Modello atomico di Rutherford, concetto di nucleo atomico, e previsione teorica della distribuzione angolare delle particelle a.

-Problemi di stabilità dei modelli atomici planetari

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Esperienza di Laboratorio:

Determinazione dello spettro di emissione di una lampada  a vapori di mercurio.

Evidenza della natura discreta delle frequenze di emissione e individuazione della presenza di mercurio nei tubi al neon tramite misura dello spettro di emissione.

3 Novembre

-Spettri di emissione e di assorbimento dei gas rarefatti,

relazioni empiriche per le serie di righe di emissione dell'atomo di idrogeno.

-Modello atomico di Bohr, postulati e determinazione delle orbite, velocità dell'elettrone, e dei livelli energetici.

-Confronto tra le righe di emissione ed assorbimento previste dal modello di Bohr e quelle sperimentali;

-Correzione per tener conto che il nucleo ha massa finita (cenni).

-Quantizzazione degli stati energetici degli atomi: esperienza di Franck e Hertz.

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4 Novembre

-Regole di quantizzazione di Wilson e Sommerfeld.

-Principio di corrispondenza di Bohr.

-Limiti della vecchia teoria dei quanti.

La teoria di Schroedinger della meccanica quantistica

-Concetto di funzione d'onda.

-Argomenti di plausibilità che portano all'Equazione di Schroedinger.

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10 Novembre

-Interpretazione di Born della funzione d'onda.

-Valori di aspettazione delle grandezze dinamiche.

-Risoluzione di Schroedinger per separazione delle variabili nel caso di potenziale indipendente dal tempo.

-Equazione di Schroedinger indipendente dal tempo e stati stazionari.

-Proprietà matematiche delle possibili soluzioni dell'equazione di Schroedinger;

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11 Novembre

-Origine della quantizzazione dell'energia in sistemi quantistici.

Potenziali unidimensionali

-Potenziale costante.

-Scalino di potenziale: stati stazionari con energia minore dell'altezza dello scalino.

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17 Novembre

-Scalino di potenziale: stati stazionari con energia maggiore dell'altezza dello scalino.

-Barriera di potenziale.

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18 Novembre

-Buca di potenziale a barriere finite.

-Buca di potenziale a barriere infinite

-Oscillatore armonico, cenni sugli autovalori

Applicazioni pratiche di effetti quantistici: il microscopio a Trasmissione elettronica ed il microscopio a effetto tunnel

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24 Novembre

Applicazioni pratiche di effetti quantistici: tecniche di nanofabbricazione

Atomi ad un elettrone

-Importanza del problema.

-Equazione di Schroedinger in 3 dimensioni.

-Espressione dell'Hamiltoniana in coordinate sferiche e risoluzione dell'Equazione di Schroedinger indipendente dal tempo per separazione delle variabili.

-Autovalori dell'energia, numeri quantici e degenerazione.

-Autofunzioni dell'Hamiltoniana.

-Densità di probabilità radiale e angolare.

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1 Dicembre

-Momento angolare orbitale dell'elettrone nell'atomo di idrogeno.

Momento di dipolo magnetico e spin

-Momento di dipolo magnetico orbitale.

-Esperimento di Stern e Gerlach e spin dell'elettrone

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2 Dicembre

-Interazione spin-orbita.

-Momento angolare totale.

Atomi con molti elettroni

-Indistinguibilità delle particelle identiche.

-Principio di esclusione di Pauli.

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-Forze di scambio e suoi effetti sui livelli energetici dell'atomo di elio.

-Teoria di Hartree per gli atomi con Z elettroni.

-Risultati della teoria di Hartree.

-Stato fondamentale degli atomi a molti elettroni e origine della periodicità delle proprietà chimiche degli elementi.

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Proprietà quantistiche delle molecole

-Legame ionico;

-Legame covalente;

-Livelli energetici delle molecole;

-Livelli rotazionali;

-Livelli vibrazionali;

-Livelli elettronici e principio di Frank-Condon

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Statistiche Quantistiche

-Effetti dell'indistinguibilità sulle distribuzioni statistiche;

-Le funzioni di distribuzione quantistiche di Bose-Einstein e Fermi-Dirac;

-Confronto tra le distribuzioni quantistiche e quella di Boltzmann;

-Spettro di corpo nero considerando il sistema come un gas di fotoni

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-Il LASER: emissione spontanea e stimolata, assorbimento,

sistemi laser a 2, 3 e 4 livelli. Esempi di materiali attivi e delle possibili geometrie dei risuonatori (cenni).

Solidi: Conduttori e semiconduttori

-Tipi di solidi;

-Origine delle bande di energia dei solidi.

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-Conduzione elettrica nei metalli, modello microscopico classico;

-Il modello quantistico ad elettroni liberi;

-Effetti della periodicità del potenziale nei cristalli, il potenziale di Kronig-Penney

-Proprietà generali delle funzioni d'onda elettroniche per il potenziale di Kronig-Penney;

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-Massa efficace;

-Struttura a bande dei semiconduttori. Effetti del drogaggio

-Dipendenza dell'energia di Fermi dal drogaggio in semiconduttori p e n.

-Dispositivi a semiconduttore:

   -diodo a giunzione;

   -diodo ad effetto tunnel.

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-Seminario "Proprietà ottiche di semiconduttori"

-Seminario "Proprietà e applicazioni di polimeri coniugati"