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La Meccanica Quantistica descrive una Natura assurda dal punto di vista del comune buon senso, ed è in perfetto accordo con gli esperimenti. Quindi spero che possiate accettare la Natura per come è...assurda. (Richard Feynman) Fisica Moderna Corso di laurea Magistale: Ingegneria delle Telecomunicazioni. Anno: Primo Periodo: Primo Crediti Formativi Universitari: 6 Presentazione del corso La formazione di base in Fisica del percorso didattico di primo livello si ferma alle teorie classiche della meccanica e dell'elettromagnetismo. Queste teorie, per quanto consentano di prevedere in modo soddisfacente l'evoluzione dei sistemi fisici macroscopici, non sono in grado di spiegare un ampio spettro di processi, come le proprietà elementari degli atomi e dei solidi, che sono invece ormai sfruttate in molti dispositivi ottici, come i laser, ed elettronici, come diodi e transistor. La comprensione delle proprietà microscopiche della materia richiede invece la conoscenza della meccanica quantistica. Obiettivo del corso è di fornire agli studenti gli strumenti per comprendere l'origine di fenomeni microscopici sfruttati nei dispositivi e per riuscire a determinare quantitativamente le proprietà quantistiche di alcuni semplici sistemi di interesse pratico. Il corso, della durata di 54 ore di lezione in aula, prevede una parte iniziale in cui vengono discusse le evidenze sperimentali dell'inadeguatezza delle teorie classiche, seguita dai primi tentativi empirici di spiegare teoricamente questi risultati. Viene quindi introdotta per sommi capi la teoria quantistica basata sull'equazione di Schroedinger, applicata alla determinazione delle proprietà quantistiche di atomi, molecole e solidi. Data l'elevata complessità degli argomenti trattati le parti teoriche del corso saranno impostate sacrificando, ove necessario, il rigore formale a vantaggio della chiarezza. Modalità d’esame: Orale Programma: Tra parentesi viene indicato il numero, stimato, di ore di teoria dedicato ad ogni argomento. Sui vari argomenti del corso verranno compiute esercitazioni per 18 ore totali. 1. Crisi della Fisica Classica e nascita della meccanica quantistica: (8 ore) - Radiazione termica e postulato di Plank. - Fotoni e proprietà corpuscolari della luce. -Postulato di De Broglie e proprietà ondulatorie della materia. - Modelli atomici di Thompson, Rutherford e Bohr. 2. La teoria di Schroedinger della Meccanica Quantistica: (6 ore) Argomenti di plausibilità che portano all'Equazione di Schroedinger, L'interpretazione di Born delle funzioni d'onda, valori di aspettazione, l'equazione di Schroedinger indipendente dal tempo, proprietà delle autofunzioni, quantizzazione dell'energia. 3. Risoluzione dell'equazione di Schroedinger in sistemi unidimensionali: (4 ore) Potenziale nullo, scalino di potenziale, barriera di potenziale ed effetto tunnel, buca di potenziale, oscillatore armonico semplice. 4. Teoria quantistica dell'Atomo di Idrogeno: (4 ore) L'equazione di Schroedinger dell'atomo di Idrogeno e sua risoluzione, stati energetici dell'atomo di Idrogeno e confronto con il modello di Bohr. 5. Cenni sull'interazione radiazione materia: (2 ore) Assorbimento ed emissione di luce da parte di un atomo. 6. Cenni sulle proprietà degli atomi a molti elettroni: (3 ore) Principio di esclusione di Pauli, forze di scambio, descrizione qualitativa della risoluzione dell'equazione di Schroedinger in atomi a molti elettroni. 7. Statistiche quantistiche: (3 ore) Le statistiche quantistiche, bosoni e fermioni. 8. Proprietà quantistiche di molecole e solidi: (6 ore) Descrizione qualitativa degli stati elettronici, vibrazionali e rotazionali, delle molecole. Formazione delle bande di energia nei solidi. Conduzione elettrica nei semiconduttori. Principio di funzionamento del LASER e del diodo a giunzione.
-R. Eisberg, and R. Resnick "Quantum Physics of Atoms, Molecules, Solids, Nuclei and Particles" John Wiley & Sons.
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