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ISTITUZIONI DI FISICA DELLA MATERIA

Carmine ATTANASIO ISTITUZIONI DI FISICA DELLA MATERIA

0512600011
DIPARTIMENTO DI FISICA "E.R. CAIANIELLO"
CORSO DI LAUREA
FISICA
2017/2018

OBBLIGATORIO
ANNO CORSO 3
ANNO ORDINAMENTO 2010
SECONDO SEMESTRE
CFUOREATTIVITÀ
756LEZIONE
224ESERCITAZIONE
CARMINE ATTANASIO T Curriculum
Obiettivi
L’INSEGNAMENTO INTENDE FORNIRE NOZIONI DI FISICA ATOMICA E DI FISICA DELLO STATO SOLIDO IN MANIERA TALE DA CONSENTIRE AGLI STUDENTI DI COMPRENDERE E MANEGGIARE ARGOMENTI DI BASE DELLA FISICA DEGLI ATOMI E DEI SOLIDI.
L’OBIETTIVO È DI RENDERE LO STUDENTE CAPACE DI RISOLVERE PROBLEMI DI FISICA ATOMICA, SPETTROSCOPIA NONCHÉ DI FISICA DELLO STATO SOLIDO. LE PRINCIPALI CONOSCENZE ACQUISITE SARANNO: LIVELLI ENERGETICI DI ATOMI IDROGENOIDI IN ASSENZA ED IN PRESENZA DI RADIAZIONE ELETTROMAGNETICCA E DI CAMPI ELETTRICI E MAGNETICI, DI DIVERSA INTENSITA’; STRUTTURE CRISTALLINE DEI SOLIDI; DESCRIZIONE DELLE PROPRIETA’ DI TRASPORTO NEI METALLI IN PRESENZA DEL POTENZIALE PERIODICO CRISTALLINO; DIFFERENZA TRA METALLI, ISOLANTI E SEMICONDUTTORI. CON LE CONOSCENZE ACQUISITE LO STUDENTE DOVRA’ ESSERE DI ESSERE IN GRADO DI CALCOLARE LE GRANDEZZE FONDAMENTALI DI ATOMI IDROGENOIDI IN PRESENZA O IN ASSENZA DI CAMPI ESTERNI E DI RADIAZIONE ELETTROMAGNETICA; DI RICAVARE I VALORI DI GRANDEZZE FONDAMENTALI DETERMINATE DALLA STRUTTURA CRISTALLINA ED ELETTRONICA DI UN METALLO E DI UN SEMICONDUTTORE.
Prerequisiti
È RICHIESTA LA CONOSCENZA DEGLI ARGOMENTI DI BASE DELLA FISICA CLASSICA (MECCANICA, TERMODINAMICA, ELETTROMAGNETISMO, OTTICA); DELLA MECCANICA ANALITICA; DELLA FISICA QUANTISTICA (SOLUZIONE DI PROBLEMI UNIDIMENSIONALI) E DI ELEMENTI DI MECCANICA STATISTICA.
Contenuti
FISICA ATOMICA
ATOMI A SINGOLO ELETTRONE. LIVELLI DELL’ENERGIA E FUNZIONI D’ONDA DEGLI ATOMI IDROGENOIDI. VALORI DI ASPETTAZIONE. IL TEOREMA DEL VIRIALE. RISOLUZIONE DI PROBLEMI NUMERICI.
INTERAZIONE DELLA RADIAZIONE ELETTROMAGNETICA CON ATOMI A SINGOLO ELETTRONE. APPROSSIMAZIONE QUASI-CLASSICA DELL’INTERAZIONE DELLA RADIAZIONE ELETTROMAGNETICA CON ATOMI. PROBABILITÀ PER TRANSIZIONI INDOTTE. L’APPROSSIMAZIONE DI DIPOLO. REGOLE DI SELEZIONE. FORMA DELL’INTENSITÀ DELLE LINEE E TEMPO DI VITA DEGLI STATI ECCITATI. RISOLUZIONE DI PROBLEMI NUMERICI.
STRUTTURA FINE E INTERAZIONE DEGLI ATOMI A SINGOLO ELETTRONE CON CAMPI ESTERNI. STRUTTURA FINE DEGLI ATOMI IDROGENOIDI. EFFETTO ZEEMAN NORMALE E ANOMALO. EFFETTO PASCHEN-BACK. EFFETTO STARK LINEARE E QUADRATICO. RISOLUZIONE DI PROBLEMI NUMERICI.
ATOMI A DUE ELETTRONI. HAMILTONIANA DI ATOMI A DUE ELETTRONI. FUNZIONI DI SPIN E RUOLO DEL PRINCIPIO DI ESCLUSIONE DI PAULI: STATI PARA ED ORTO. LIVELLI DI UN ATOMO A DUE ELETTRONI. STATO FONDAMENTALE E STATI ECCITATI DI UN ATOMO A DUE ELETTRONI. RISOLUZIONE DI PROBLEMI NUMERICI.
ATOMI A MOLTI ELETTRONI. APPROSSIMAZIONE DI CAMPO CENTRALE. IL SISTEMA PERIODICO DEGLI ELEMENTI. ACCOPPIAMENTO L-S. ACCOPPIAMENTO J-J. REGOLE DI HUND. RISOLUZIONE DI PROBLEMI NUMERICI.

FISICA DELLO STATO SOLIDO
STRUTTURE CRISTALLINE. ESEMPI E TIPI DI RETICOLI CRISTALLINI. RETICOLO RECIPROCO. ZONE DI BRILLOUIN. FORMULAZIONE DI BRAGG E DI VON LAUE PER LA DIFFRAZIONE DI RAGGI X. DETERMINAZIONE SPERIMENTALE DELLA STRUTTURA DEI CRISTALLI. RISOLUZIONE DI PROBLEMI NUMERICI.
MODELLO DI DRUDE DEI METALLI. CONDUTTIVITÀ D.C. ED A.C. DI UN METALLO. EFFETTO HALL E MAGNETORESISTENZA. CONDUTTIVITÀ TERMICA E LEGGE DI WIEDEMANN E FRANZ. RISOLUZIONE DI PROBLEMI NUMERICI.
TEORIA DI SOMMERFELD DEI METALLI. DISTRIBUZIONE DI FERMI-DIRAC. ELETTRONI LIBERI. PROPRIETÀ TERMICHE DI UN GAS DI ELETTRONI LIBERI E CALORE SPECIFICO ELETTRONICO. RISOLUZIONE DI PROBLEMI NUMERICI.
EQUAZIONE DI SCHROEDINGER PER UN POTENZIALE PERIODICO. TEOREMA DI BLOCH. PERIODICITÀ NELLO SPAZIO DEI MOMENTI. BANDE DI ENERGIA. APPROSSIMAZIONE DI ELETTRONI QUASI LIBERI. APPROSSIMAZIONE DI TIGHT-BINDING. RISOLUZIONE DI PROBLEMI NUMERICI.
MODELLO SEMICLASSICO. MOTO DI ELETTRONI NELLE BANDE E MASSA EFFICACE. CORRENTI NELLE BANDE E LACUNE. EQUAZIONE DI BOLTZMANN E TEMPO DI RILASSAMENTO. RISOLUZIONE DI PROBLEMI NUMERICI.
SEMICONDUTTORI. STRUTTURA A BANDE DI SEMICONDUTTORI. DENSITÀ DEI PORTATORI DI CARICA IN SEMICONDUTTORI INTRINSECI. DROGAGGIO. POPOLAZIONE DEI LIVELLI DI IMPUREZZA ALL'EQUILIBRIO TERMICO. DENSITÀ DEI PORTATORI DI CARICA IN SEMICONDUTTORI ESTRINSECI. SEMICONDUTTORI DISOMOGENEI. PROPRIETÀ DI EQUILIBRIO DELLA GIUNZIONE P-N E CARATTERISTICA CORRENTE TENSIONE. MAGNETORESISTENZA NEL CASO DI SISTEMA A DUE PORTATORI. RISOLUZIONE DI PROBLEMI NUMERICI.
Metodi Didattici
L’INSEGNAMENTO PREVEDE 80 ORE DI DIDATTICA TRA LEZIONI (7 CFU) ED ESERCITAZIONI (2 CFU). IL CORSO E’ ORGANIZZATO NEL SEGUENTE MODO: PER OGNUNO DEGLI ARGOMENTI TRATTATI, AL TERMINE DEL RELATIVO CICLO DI LEZIONI, SARANNO SVOLTE IN AULA ESERCITAZIONI NUMERICHE SULL’ARGOMENTO AFFRONTATO CHE COINVOLGERANNO IN PRIMA PERSONA GLI STUDENTI I QUALI, DOPO QUALCHE ESEMPIO INIZIALE PROPOSTO DAL DOCENTE, SARANNO CHIAMATI DIRETTAMENTE ALLA RISOLUZIONE DEI PROBLEMI.
Verifica dell'apprendimento
LA VERIFICA E LA VALUTAZIONE DEL LIVELLO DI APPRENDIMENTO DA PARTE DELLO STUDENTE AVVERRÀ TRAMITE UN ESAME FINALE CONSISTENTE IN UNA PROVA SCRITTA, BASATA SULLA RISOLUZIONE DI ALCUNI PROBLEMI NUMERICI, E DA UNA PROVA ORALE. LA PROVA SCRITTA, PROPEDEUTICA ALLA PROVA ORALE, HA LA DURATA DI DUE ORE DURANTE LE QUALI LO STUDENTE E’ CHIAMATO DI NORMA ALLA RISOLUZIONE DI UN PROBLEMA DI FISICA ATOMICA E DI DUE PROBLEMI DI FISICA DELLO STATO SOLIDO. LA PROVA SCRITTA SI INTENDE SUPERATA CON UNA VOTAZIONE MINIMA DI 16/30. LA PROVA ORALE CONSISTE IN UN COLLOQUIO CON DOMANDE E DISCUSSIONE SUI CONTENUTI INDICATI NEL PROGRAMMA E SVILUPPATI DURANTE LE LEZIONI ED E’ FINALIZZATA AD ACCERTATARE IL LIVELLO DI CONOSCENZA, CONSAPEVOLEZZA, CAPACITA’ DI ESPOSIZIONE E DI SINTESI DELLO STUDENTE. IL VOTO VIENE GENERALMENTE DETERMINATO DALLA MEDIA DELLE VOTAZIONI OTTENUTE NELLE DUE PROVE. IL VOTO MINIMO PER IL SUPERAMENTO DELL’ESAME E’ DI 18/30. LA LODE POTRA’ ESSERE ATTRIBUITA AGLI STUDENTI CHE DOPO AVER RAGGIUNTO IL VOTO MASSIMO DI 30/30 DIMOSTRINO CAPACITA’ DI APPLICARE AUTONOMAMENTE CONOSCENZE E COMPETENZE ACQUISITE ANCHE SU ARGOMENTI DIVERSI DA QUELLI AFFRONTATI A LEZIONE.
Testi
1) B. B. BRANDSEN, C. J. JOACHAIN, PHYSICS OF ATOMS AND MOLECULES (LONGMAN SCIENTIFIC AND TECHNICAL, ESSEX, 1983).
2) N. W. ASHCROFT, N. D. MERMIN, SOLID STATE PHYSICS (SAUNDERS COLLEGE PUBLISHING, PHILADELPHIA, 1976).
3) EISBERG & RESNICK “QUANTUM PHYSICS OF ATOMS, MOLECULES, SOLIDS, NUCLEI, AD PARTICLES”.
4) CHARLES KITTEL “INTRODUCTION TO SOLID STATE PHYSICS” (JOHN WILEY & SONS, NEW YORK, 2004).
5) H. IBACH, H. LUTH “SOLID-STATE PHYSICS” (SPRINGER, BERLIN, 1995).
Altre Informazioni
EMAIL:ATTANASIO@SA.INFN.IT E/O CATTANASIO@UNISA.IT
  BETA VERSION Fonte dati ESSE3 [Ultima Sincronizzazione: 2019-05-14]