Corso di Spettroscopia (7 CFU, FIS/01)
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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.
