Università di Messina
Facoltà di Scienze M.F.N.
Corso di Laurea Magistrale in Fisica
Anno Accademico 2009/2010
Corso di Spettroscopia (7 CFU, FIS/01)
Finalità del corso
Con il termine “spettroscopia” si fa generalmente riferimento ad un grande numero di tecniche di indagine
sperimentale che hanno caratterizzato lo sviluppo della cosiddetta fisica moderna e sono tuttora di
fondamentale importanza nello studio dei fenomeni fisici. In questi casi si fa un largo uso di particolari
tecniche di indagine spettroscopica sia per lo studio degli aspetti fisici dei fenomeni stessi che per contribuire
allo sviluppo di metodologie (per es. di prevenzione, di controllo e di intervento) in un ambito cosiddetto
multidisciplinare.
Nel contesto dell’attuale manifesto degli studi per il corso di Laurea Magistrale in Fisica, lo scopo del corso di
Spettroscopia é quello di fornire allo studente del II anno una conoscenza approfondita degli aspetti
fondamentali della interazione radiazione-materia e delle principali e più moderne tecniche di indagine
spettroscopica utilizzate nel campo della Fisica Sperimentale. In particolare vengono trattati i processi fisici
che sono alla base dei vari tipi di spettroscopia, cioè l'interazione tra la sonda e gli atomi, le molecole ed i
solidi. Vengono anche analizzate dal punto di vista sperimentale alcune delle più importanti tecniche
spettroscopiche e le più rilevanti problematiche relative alla messa a punto degli apparati sperimentali. Il corso
è generalmente integrato con esercitazioni di tipo pratico.
La frequenza del corso è indicata per quegli studenti interessati all'approfondimento degli aspetti di fisica
sperimentale sia dell’indirizzo di Fisica della Materia che di Fisica Applicata, visto le importanti ricadute che
hanno le tecniche di indagine spettroscopica in vari settori applicativi, basti pensare al campo sanitario ed a
quello dei beni culturali ed ambientali e della scienza dei materiali.
Università di Messina
Facoltà di Scienze M.F.N.
Corso di Laurea Magistrale in Fisica
Anno Accademico 2009/2010
Programma del corso di Spettroscopia (7 CFU, FIS/01)
− Nozioni di elettromagnetismo classico e di meccanica quantistica
Formulazione Hamiltoniana per il campo elettromagnetico – Polarizzazione – Dipolo elettrico –
Radiazione di multipolo – Diffusione di luce da particelle dielettriche – Quantizzazione del campo di
radiazione
− Probabilità di transizione e fenomeni di diffusione
Probabilità di transizione – Regola d’oro di Fermi – Sezione d’urto differenziale – Diffusione
neutronica
− Processi radiativi
Assorbimento ed emissione di fotoni da atomi e molecole – Larghezza di riga – Effetto fotoelettrico –
Spettri infrarosso – Processi diffusivi elastici ed anelastici – Diffusione di Mie – Diffusione da elettroni
liberi – Diffusione da atomi – Diffusione di raggi X – Diffusione di luce – Diffusione Rayleigh –
Diffusione Raman
− Spettroscopia rotazionale, vibrazionale ed elettronica di atomi e molecole
Spettri infrarosso e Raman - Molecole biatomiche - Modi normali di vibrazione - Regole di selezione e
polarizzazione - Spettri rotazionali - Spettri roto-vibrazionali - Orbitali molecolari - Spettri elettronici
- Molecole poliatomiche - Emissione e assorbimento di raggi X - spettri fotoelettronici
− Metodi sperimentali di spettroscopia ottica
Sorgenti di radiazione - Risoluzione spettrale - Rivelatori - Componenti ottici - Metodologie di analisi
- Rilevamento a distanza - Analizzatori e rivelatori elettronici - Spettroscopia in assorbimento,
riflessione e fluorescenza - Spettroscopia a trasformata di Fourier – Spettroscopia in luce diffusa
− Tecniche sperimentali di spettroscopia fotoelettronica
Metodologie sperimentali - Processi di ionizzazione - Interpretazione delle caratteristiche spettrali Spettroscopia fotoelettronica (XPS, UPS) - Spettroscopia degli elettroni Auger - Spettroscopia di
fluorescenza X - EXAFS - Radiazione di sincrotrone
− Tecniche di microscopia
Cenni di microscopia ottica – Microscopia elettronica a scansione ed in trasmissione – Microsonda
elettronica – Microscopie a scanzione a sonda (STM, AFM, NSOM)
Testi consigliati:
− S.H. CHEN, M. KOVARTLICYHK, Interaction of Photons and Neutrons with Matter, World Scientific
− W. DEMTRODER, Laser Spectroscopy, Springer
− H. KUZMANY, Solid State Spectroscopy, Springer-Verlag
− S. SVANBERG, Atomic and Molecular Spectroscopy, Springer-Verlag
− C. VICKERMAN, S. GILMORE, Surface Analysis, Wiley
Modalità esame
Esame orale sugli argomenti del programma. E’ ammessa la presentazione di una tesina su una tecnica
spettroscopica.
