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ISTITUZIONI DI FISICA TEORICA

Canio NOCE ISTITUZIONI DI FISICA TEORICA

0512600013
DIPARTIMENTO DI FISICA "E.R. CAIANIELLO"
CORSO DI LAUREA
FISICA
2018/2019

OBBLIGATORIO
ANNO CORSO 3
ANNO ORDINAMENTO 2016
PRIMO SEMESTRE
CFUOREATTIVITÀ
648LEZIONE
336ESERCITAZIONE
CANIO NOCE T Curriculum
Obiettivi
ISTITUZIONI DI FISICA TEORICA RAPPRESENTA IL PRIMO INSEGNAMENTO DI FISICA MODERNA ED HA COME ARGOMENTI LA RELATIVITÀ RISTRETTA E LA MECCANICA QUANTISTICA. L'OBIETTIVO PRINCIPALE DEL CORSO CONSISTE NEL FORNIRE AGLI STUDENTI LE BASI PER AFFRONTARE LO STUDIO DELLA FISICA MODERNA E DELLE INTERCONNESSIONI TRA LA MECCANICA QUANTISTICA E LA FISICA ATOMICA E MOLECOLARE, CREANDO I PRESUPPOSTI PER LO STUDIO DELLA FISICA DEI SOLIDI E DELLA FISICA TEORICA AVANZATA.
LE PRINCIPALI CONOSCENZE ACQUISITE SARANNO GLI ASPETTI FONDAMENTALI DELLA MECCANICA QUANTISTICA UNITAMENTE A UN INQUADRAMENTO TEORICO E SPERIMENTALE DEI PRINCIPALI ARGOMENTI DI FISICA MODERNA, NEGLI AMBITI DELLA FISICA NUCLEARE E SUBNUCLEARE, DELLA FISICA ATOMICA E MOLECOLARE E DELLA FISICA DELLA MATERIA CONDENSATA. IN DETTAGLIO LO STUDENTE ACQUISIRÀ LA CONOSCENZA DEI PRINCIPI FONDAMENTALI DELLA MECCANICA QUANTISTICA NON RELATIVISTICA, DEL SUO FORMALISMO MATEMATICO, DEI SUOI METODI DI CALCOLO CON LE RELATIVE TECNICHE DI APPROSSIMAZIONE E DELLE SUE APPLICAZIONI FONDAMENTALI. LO STUDENTE SARÀ IN GRADO DI ESPORRE E DESCRIVERE CON CHIAREZZA E COERENZA I CONCETTI E LE IDEE FONDAMENTALI DELLA MECCANICA QUANTISTICA E STABILIRE QUALI SONO GLI AMBITI IN CUI ESSA DEVE ESSERE UTILIZZATA; RISOLVERE PROBLEMI E APPLICARE CORRETTAMENTE IL RELATIVO FORMALISMO MATEMATICO; IDENTIFICARE CORRETTAMENTE GLI ELEMENTI ESSENZIALI DELLA RELATIVITÀ RISTRETTA INDIVIDUANDO OPPORTUNAMENTE I PRINCIPI E LE GRANDEZZE IN TERMINI DELLE QUALI DESCRIVERLO. GLI STUDENTI ACQUISIRANNO, INOLTRE, LA CAPACITÀ DI APPLICARE LE CONOSCENZE ACQUISITE IN SITUAZIONI DIFFERENTI E DI PERCEPIRE LA VALENZA INTERDISCIPLINARE DELLA MECCANICA RELATIVISTICA E DELLA MECCANICA QUANTISTICA E DELLE METODOLOGIE PROPRIE DI QUESTI AMBITI DISCIPLINARI E LA CAPACITÀ DI MESSA A PUNTO DI SEMPLICI MODELLI PER LA DESCRIZIONE DI FENOMENI DI NATURA MICROSCOPICA.
Prerequisiti
1) PREREQUISITI DI COMPETENZE MATEMATICHE
ALGEBRA DELLE MATRICI: MATRICI SIMMETRICHE; MATRICI ORTOGONALI; MATRICI HERMITIANE; MATRICI UNITARIE; DIAGONALIZZAZIONE DI MATRICI; AUTOVALORI ED AUTOVETTORI. SPAZI VETTORIALI. PRODOTTO SCALARE IN SPAZI FUNZIONALI. INTEGRABILITÀ E SOMMABILITÀ.
2) PREREQUISITI DI COMPETENZE FISICHE
MECCANICA CLASSICA; MECCANICA ANALITICA; ELETTROMAGNETISMO; OTTICA.
Contenuti
CRISI DELLA FISICA CLASSICA (8 ORE)
ESPERIMENTO DI MICHELSON E MORLEY; SPETTRO DEL CORPO NERO; EFFETTO FOTOELETTRICO E COMPTON; DIFFRAZIONE DEGLI ELETTRONI; RELAZIONE DI DE BROGLIE; ESPERIMENTO DI RUTHERFORD E SPETTRI ATOMICI; ESPERIMENTO DI STERN E GERLACH; ONDE E PARTICELLE; ESPERIMENTI DI INTERFERENZA.

RELATIVITÀ RISTRETTA (20 ORE)
TRASFORMAZIONI DI LORENTZ. CINEMATICA RELATIVISTICA. DINAMICA RELATIVISTICA. URTI. FORMULAZIONE COVARIANTE DEL CAMPO ELETTROMAGNETICO. TENSORE CAMPO ELETTROMAGNETICO. INVARIANTI DI LORENTZ.

BASI MATEMATICHE DELLA MECCANICA QUANTISTICA (10 ORE)
PROBABILITÀ E AMPIEZZE DI PROBABILITÀ. PRINCIPIO D’INDETERMINAZIONE. OPERATORI LINEARI. RAPPRESENTAZIONI MATRICIALI. RELAZIONE DI COMPLETEZZA. PRODOTTO DI OPERATORI. CAMBIAMENTI DI BASE E TRASFORMAZIONI UNITARIE. PRODOTTO SCALARE. MISURE E OSSERVABILI. VALORI DI ASPETTAZIONE DI OSSERVABILI FISICHE. AUTOVALORI E AUTOVETTORI DI OSSERVABILI. AUTOVETTORI DI OSSERVABILI COME VETTORI DI BASE. OSSERVABILI COMPATIBILI E INCOMPATIBILI. RELAZIONE D’INDETERMINAZIONE OPERATORE POSIZIONE. OPERATORE IMPULSO. REGOLE DI COMMUTAZIONE CANONICHE.

EQUAZIONE DI SCHROEDINGER (8 ORE)
OPERATORE HAMILTONIANO. EVOLUZIONE TEMPORALE DEGLI STATI. DENSITÀ DI CORRENTE ED EQUAZIONE DI CONTINUITÀ. SIMMETRIE E LEGGI DI CONSERVAZIONE. DERIVATA DI UN OPERATORE RISPETTO AL TEMPO. GRANDEZZE CONSERVATIVE. TEOREMA DI EHRENFEST. STATI STAZIONARI. EQUAZIONE DI SCHROEDINGER PER GLI STATI STAZIONARI. PARITÀ. AUTOVALORI ED AUTOSTATI DELL’OPERATORE DI PARITÀ. SIMMETRIA PER INVERSIONE SPAZIALE E CONSERVAZIONE DELLA PARITÀ.

PROBLEMI UNIDIMENSIONALI (8 ORE)
PROPRIETÀ GENERALI DELL’EQUAZIONE DI SCHROEDINGER. BUCA DI POTENZIALE INFINITA E FINITA. POTENZIALI A DELTA. GRADINO DI POTENZIALE. COEFFICIENTI DI TRASMISSIONE E RIFLESSIONE. BARRIERA DI POTENZIALE. EFFETTO TUNNEL. OSCILLATORE ARMONICO. METODO OPERATORIALE DI DIRAC.

TEORIA GENERALE DEL MOMENTO ANGOLARE (8 ORE)
MOMENTO ANGOLARE ORBITALE. MOMENTO ANGOLARE DI SPIN. COMPOSIZIONE DI MOMENTI ANGOLARI. COEFFICIENTI DI CLEBSCH-GORDAN.

MOTO IN UN CAMPO CENTRALE (6 ORE)
CAMPO COULOMBIANO. ATOMO D‘IDROGENO. AUTOVALORI E AUTOFUNZIONI DELLO SPETTRO DISCRETO.

METODI DI APPROSSIMAZIONE (8 ORE)
TEORIA DELLE PERTURBAZIONI DIPENDENTI E INDIPENDENTI DAL TEMPO. CASO NON DEGENERE E CASO DEGENERE. METODO VARIAZIONALE.

MECCANICA QUANTISTICA MODERNA (8 ORE)
PARADOSSO EPR. DISUGUAGLIANZA DI BELL. TEST SPERIMENTALI. TEOREMA DELLA CLONAZIONE. TELETRASPORTO QUANTISTICO.
Metodi Didattici
L’INSEGNAMENTO PREVEDE 84 ORE DI DIDATTICA TRA LEZIONI E ESERCITAZIONI (9 CFU). IN PARTICOLARE SONO PREVISTE 48 ORE DI LEZIONE IN AULA (6 CFU) E 36 ORE DI ESERCITAZIONI. LA FREQUENZA DEL CORSO, PUR NON ESSENDO OBBLIGATORIA, È MOLTO CONSIGLIATA, SOPRATTUTTO PER CIÒ CHE CONCERNE LE ESERCITAZIONI.
LO STUDENTE POTRÀ UTILIZZARE LA
PIATTAFORMA DI ELEARNING APPOSITAMENTE REALIZZATA PER SCARICARE MATERIALE DIDATTICO (PROBLEMI E TESTI DI CONSULTAZIONE) E PER INFORMARSI CIRCA GLI ARGOMENTI TRATTATI A LEZIONE.
Verifica dell'apprendimento
IL RAGGIUNGIMENTO DEGLI OBIETTIVI DELL’INSEGNAMENTO È CERTIFICATO MEDIANTE IL SUPERAMENTO DI UN ESAME CON VALUTAZIONE IN TRENTESIMI.
L'ESAME PREVEDE UNA PROVA SCRITTA E UNA ORALE.
LA PROVA SCRITTA È PROPEDEUTICA A QUELLA ORALE E CONSISTE NELLA SOLUZIONE DI DUE PROBLEMI, UNO DI RELATIVITÀ RISTRETTA E UNO DI MECCANICA QUANTISTICA ED È VOLTA A VERIFICARE IL LIVELLO DELLA COMPRENSIONE DEGLI ARGOMENTI TRATTATI NELLE LEZIONI. LA DURATA DELLO SCRITTO È DI DUE ORE. SI È AMMESSI ALL'ORALE SE SI SUPERA LA PROVA SCRITTA CON UN VOTO MAGGIORE O UGUALE A 18/30.
LA PROVA ORALE CONSISTE IN UN COLLOQUIO CON DOMANDE E DISCUSSIONE SUI CONTENUTI TEORICI E METODOLOGICI INDICATI NEL PROGRAMMA DELL’INSEGNAMENTO ED È FINALIZZATA AD ACCERTARE IL LIVELLO DI CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE RAGGIUNTO DALLO STUDENTE E A VERIFICARE LA CAPACITÀ DI ESPOSIZIONE RICORRENDO ALLA TERMINOLOGIA APPROPRIATA E LA CAPACITÀ DI ORGANIZZAZIONE DI PRESENTAZIONE DEGLI ARGOMENTI A CONTENUTO TEORICO.
LE PROVE SONO LE STESSE INDIPENDENTEMENTE DALL’AVER SEGUITO CON PROFITTO O NON AVERLO FATTO.
AI FINI DELLA LODE SI TERRÀ CONTO DELLA QUALITÀ DELL’ESPOSIZIONE, IN TERMINI DI UTILIZZO DI LINGUAGGIO SCIENTIFICO APPROPRIATO, DELLA CAPACITÀ DI ORIENTARSI TRA I DIVERSI ARGOMENTI DEL CORSO, DELL’AUTONOMIA DI GIUDIZIO E DEL VOTO DELLA PROVA SCRITTA.
ALLA FINE DELLA PRESENTAZIONE DEGLI ARGOMENTI DI RELATIVITÀ, È POSSIBILE SVOLGERE UNA PROVA SCRITTA DI ESONERO. LA VALUTAZIONE DELLA PROVA SARÀ ESPRESSA IN TRENTESIMI. SE IL PUNTEGGIO SARÀ SUPERIORE O UGUALE A 18/30 LO STUDENTE PUO’ CONSIDERARSI ESONERATO DAL RISOLVERE L'ESERCIZIO DI RELATIVITÀ PRESENTE NELLE PROVE SCRITTE E NON CONFERIRÀ ALL'ESAME ORALE SU ARGOMENTI DI RELATIVITÀ.
IL PUNTEGGIO FINALE ATTRIBUITO ALLA PROVA SCRITTA SARÀ DATO DALLA MEDIA DELLE PROVA DI ESONERO E DELLO SCRITTO DI ESAME.
Testi
TESTI NECESSARI
C. NOCE INTRODUZIONE ALLA FISICA MODERNA ARACNE EDITRICE
R. RESNICK INTRODUZIONE ALLA RELATIVITÀ RISTRETTA CEA AMBROSIANA
W. RINDLER INTRODUCTION TO SPECIAL RELATIVITY CLARENDON
J. D. JACKSON CLASSICAL ELECTRODYNAMICS WILEY & SONS
D. J. GRIFFITHS INTRODUZIONE ALLA MECCANICA QUANTISTICA CEA AMBROSIANA
C. COHEN-TANNOUDJI, B. DIU, F. LALOE QUANTUM MECHANICS I & II WILEY & SONS
R. ROSSETTI ISTITUZIONI DI FISICA TEORICA LEVROTTO E BELLA
C. ROSSETTI ESERCIZI DI MECCANICA QUANTISTICA ELEMENTARE LEVROTTO E BELLA

TESTI DI CONSULTAZIONE E DI APPROFONDIMENTO
D. HALLIDAY, R. RESNIK, J. WALKER FONDAMENTI DI FISICA. FISICA MODERNA ZANICHELLI
P. G. BERGMANN INTRODUCTION TO THE THEORY OF RELATIVITY DOVER
L. LANDAU, E. LIFSHITZ FISICA TEORICA: TEORIA DEI CAMPI EDITORI RIUNITI
L. LANDAU, E. LIFSCHITZ FISICA TEORICA: MECCANICA QUANTISTICA EDITORI RIUNITI
J. J. SAKURAI MECCANICA QUANTISTICA MODERNA ZANICHELLI
P. A. M. DIRAC THE PRINCIPLES OF QUANTUM MECHANICS OXFORD UNIVERSITY PRESS
G. BUSIELLO, C. NOCE PROBLEMI DI FISICA TEORICA PATRON
L. ANGELINI MECCANICA QUANTISTICA: PROBLEMI SCELTI SPRINGER VERLAG
Altre Informazioni
IL DOCENTE PUÒ ESSERE CONTATTATO AL SEGUENTE INDIRIZZO DI POSTA ELETTRONICA: CANIO@SA.INFN.IT O CNOCE@UNISA.IT.
SARÀ ATTIVO UN MOODLE DEL CORSO RAGGIUNGIBILE ALL’INDIRIZZO HTTPS://AD.FISICA.UNISA.IT/LOGIN/INDEX.PHP RISERVATO AGLI STUDENTI ISCRITTI AL CORSO.
  BETA VERSION Fonte dati ESSE3 [Ultima Sincronizzazione: 2019-10-21]