Programma Struttura della Materia (S. Lupi) 2010‐2011 Fisica Atomica 1) Atomo di Idrogeno. Hamiltoniana non relativistica ed equazione di Schrodinger. Soluzione nel sistema di riferimento del centro di massa e in coordinate sferiche. Energia dei livelli legati e funzioni d’onda corrispondenti. Schema di Gotrian. Positronio e atomi idrogenoidi. 2) Teoria delle perturbazioni dipendenti dal tempo. Probabilità di transizione. Regola d’oro di Fermi. Interazione radiazione‐materia. Emissione e assorbimento. Coefficienti di Einstein. Approssimazione di dipolo e regole di selezione per atomi con un solo elettrone. Principio variazionale. 3) Calcolo esplicito delle correzioni relativistiche ai livelli energetici dell’atomo d’idrogeno: Spin‐Orbita, Darwin e termine cinetico relativistico. Atomo d’idrogeno in campo magnetico. Rimozione della degenerazione. Effetti Zeeman anomalo, Campo forte e Paschen‐Back. Proprietà di polarizzazione della radiazione emessa e assorbita. 4) Atomo di elio ed elioidi. Particelle indentiche e invarianza di scambio. Stati di singoletto e tripletto. Principio di Pauli. Effetti del termine repulsivo elettrone/elettrone sui livelli energetici idrogenoidi. Calcolo esplicito degli integrali di scambio e coulombiano. Transizioni ottiche a un elettrone. Regole di selezione. 5) Atomi a più elettroni. Campo medio ed equazione di Hartree (cenni). Atomi alcalini. Elettrone ottico e core atomico. Correzioni dovute alla penetrazione delle orbite. Alcuni esempi di schema di Gotrian: Na, Li. Regole di selezione ottiche. Atomi a due elettroni ottici. Regole di selezione. Effetto del campo magnetico: Zeeman anomalo, Campo forte e Zeeman normale. 6) Costruzione del sistema periodico. Principio del riempimento. Configurazioni elettroniche e regola di Hund. Elettroni equivalenti e non equivalenti. Accoppiamento Ls e JJ. Esempi di atomi complessi. Testi consigliati: 1) B.H. Bransden e C.J. Joachain: Physics of atoms and molecole. 2) A. Rigamonti: Introduzione alla Struttura della Materia. 3) Appunti in rete delle lezioni: http://server2.phys.uniroma1.it/doc/lupi/ Fisica Molecolare 1) Introduzione alle molecole. Gradi di libertà elettronici e nucleari e loro energie caratteristiche. Principio di Born‐Oppenheimer e disaccoppiamento dei gradi di libertà. Validità ed effetti di accoppiamento. Equazione d’onda elettronica e nucleare. Simmetrie della molecola biatomica e classificazione degli orbitali elettronici molecolari. 2) Molecola di H2+. Costruzione degli orbitali col metodo LCAO. Molecola di H2. Legami covalenti e ionici. Criteri generali LCAO: Integrale di sovrapposizione e risonanza. Esempi di molecole biatomiche omonucleari e eteronucleari. Momento di dipolo permanente. 3) Equazione d’onda nucleare. Forme di potenziale legante e antilegante: potenziale di Morse e Lennard‐Jones. Approssimazione armonica e di molecola rigida. Stati di oscillatore armonico ed energia di punto zero. Energia di dissociazione della molecola. Correzioni anarmoniche e correzione centrifuga. Costante rotazionale dipendente dallo stato vibrazionale. 4) Spettri rotazionali puri e roto‐vibrazionali per molecole eteronucleari. Regole di selezione. Calcolo del tensore polarizzabilità e del momento di dipolo indotto. Spettri di diffusione Raman rotazionali e rotovibrazionali. Popolazione termica degli stati rotazionali e vibrazionali. Calori specifici. 5) Effetti dello spin nucleare: simmetria di scambio tra i due nuclei. Molecole di H2, D2 e O2. Transizioni elettroniche e principio di Franck‐ Condon. Testi consigliati: 1) B.H. Bransden e C.J. Joachain: Physics of atoms and molecoles. 2) A. Rigamonti: Introduzione alla Struttura della Materia. 3) Appunti in rete delle lezioni: http://server2.phys.uniroma1.it/doc/lupi/
