Gas di particelle non interagenti: gas di Bose e di Fermi. Corpo nero. Interazione radiazione-materia, forme di riga. Atomi idrogenoidi, struttura fine degli spettri, atomi in campi esterni statici. Interazione di scambio; separazione di Born-Oppenheimer. Cristalli: simmetrie, reticoli diretto e reciproco; diffrazione di Bragg. Vibrazioni reticolari e calore specifico. Gas di elettroni in un reticolo: teorema di Bloch, modello ad elettroni quasi liberi e bande di energia.
Lev D. Landau and Evgenij M. Lifshitz. Fisica Teorica vol. 5 - Fisica Statistica .
B.H. Bransden and C.J. Joachain. Physics of atoms and molecules .
N.W. Ashcroft and N.D. Mermin. Solid State Physics .
Obiettivi Formativi
Conoscenza della fenomenologia di atomi, molecole e solidi, e relative connessioni con la meccanica quantistica e statistica. Capacita' di interpretare il comportamento e di dare una stima quantitativa delle principali proprieta' di atomi e solidi, e di accedere alla letteratura scientifica sull'argomento per ulteriori approfondimenti.
Prerequisiti
Corsi vincolanti: Analisi matematica II, Meccanica analitica, Fisica II
Corsi raccomandati: Meccanica Quantistica
Metodi Didattici
Lezioni frontali con esercitazioni per 52 ore – 6 CFU
Altre Informazioni
--
Modalità di verifica apprendimento
L'esame si tiene in forma orale, alla lavagna e ha una durata media
di circa 45 minuti. Allo studente sarà richiesto di esporre e discutere 2-3 argomenti, in modo da coprire i tre blocchi principali
del programma (Sistemi di particelle non interagenti, fisica atomica
e interazione radiazione materia, elementi di fisica dei solidi).
In particolare, lo studente dovrà dimostrare di conoscere i vari
fenomeni fisici oggetto del programma, di essere in grado di descrivere
e riprodurre eventuali dimostrazioni o calcoli, nonché di svolgere stime
di ordini di grandezza delle quantità fisiche rilevanti per la fisica
della materia e di discutere le eventuali approssimazioni introdotte;
potranno essere inoltre proposti semplici esercizi di carattere numerico.
La valutazione terrà conto della padronanza della materia dimostrata
dallo studente e della capacità di usare un linguaggio appropriato per
la disciplina.
Programma del corso
Gas ideale classico e gas quantistici debolmente degeneri; Gas di Fermi a T = 0; Gas di Bose degenere e condensazione di Bose-Einstein. Oscillatori armonici classici e quantistici. Campo e.m. in equilibrio termico e corpo nero. Teoria semiclassica dell'interazione radiazione-materia; forme di riga. Atomi idrogenoidi: Correzioni relativistiche e struttura fine dello spettro; effetti Zeeman e Stark. Atomi con due e piu' elettroni; interazione di scambio. Sistemi con piu' nuclei: separazione di Born-Oppenheimer e approssimazione adiabatica. Cristalli: Reticolo diretto e reciproco ed esperimenti di diffrazione. Vibrazioni reticolari e calore specifico dei solidi isolanti. Gas di elettroni in un reticolo: Teorema di Bloch. Modello ad elettroni quasi liberi: gap e struttura delle bande in prossimita' del bordo zona.