Programma di FISICA III
(Prof.P.Postorino) A.A. 2008/2009
Nota: Questo è il programma dettagliato degli argomenti trattati nel corso in un ordine (quasi)
rigorosamente cronologico.
Alla fine di blocchi di argomenti, sono riportati testi ed una indicazione dei paragrafi che piu’ si
avvicinano e che piu’ sono rilevanti. Questa indicazione è qualitativa. I testi per preparare l’esame
sono: qualsiasi testo di Fisica II / Dispense distribuite a lezione / Introduction to modern optics G.R. Fowles / La fisica di Feynman - R.P. Feynman, R.B. Leighton, M. Sands - / Introduction to
quantum mechanics –B.H. Brandsen, C.J. Joachain –
ONDE ELASTICHE [dispense distribuite a lezione + Feynman]
1) oscillatore armonico, rilevanza dell'oscillatore armonico: sviluppo dell'energia potenziale
nell'intorno di un punto di equilibrio stabile, piccole oscillazioni.
2) Soluzione di equazioni differenziali lineari con variabili complesse, notazione di Eulero.
3) Oscillatore smorzato, forzato, forzato con smorzamento (caso reale).
--- [Feynman 22.4, 22.5 e cap.23, dispense] --4) Propagazione per onde: catena di oscillatori. Dipendenza spazio-temporale della perturbazione.
Trasporto dell'energia. Onde longitudinali e trasversali. Modi propri di vibrazione.
5) Catena lineare nel limite del continuo: equazione delle onde. Soluzione generale dell’equazione
delle onde: onda progressiva ed onda regressiva. Relazioni tra velocità di fase, frequenza, lunghezza
d'onda.
--- [dispense, appunti delle lezioni, Feynman Cap.47 (par 1,2,4)] --6) Principio di sovrapposizione e teorema di Fourier. Decomposizione spettrale.
--- [Feynman Cap 50 (par. 2,4,5), dispense] --7) Onde sinusoidali. Periodicità temporale e periodicità spaziale. Relazione di dispersione.
8) Semplici casi di interferenza: onde stazionarie, comportamento di una corda vibrante in presenza
di una discontinuita': riflessione e rifrazione.
9) Soluzione della catena di oscillatori discreti. Confronto tra le relazioni di dispersione continuodiscreto. Velocità di fase e velocità di gruppo. Onde non-monocromatiche, battimenti. Definizione
rigorosa della velocità di fase e di gruppo e conseguenze.
10) Onde in 3 dimensioni: onde piane, onde sferiche. Effetto Doppler.
--- [Feynman Cap. 48 (par. 3 no), Cap. 49 (par. 1,2, parte del 3), dispense] --11) Brevi cenni di onde in natura: onde di superficie. Onde del mare: approssimazione di Shallow
and Deep water, Tsunami. Onde sismiche: Onde di volume onde di superficie.
--- [Appunti delle lezioni, materiale distribuito a lezione, Feynman Cap. 51 (par. 3,4)] --ONDE ELETTROMAGNETICHE [Feynman + Testo di Fisica II + Fowles]
12) Onde elettromagnetiche. Teorema della divergenza e teorema di Stokes. Equazioni di Maxwell.
Derivazione della equazione delle onde dalle equazioni di Maxwell nel vuoto.
--- [qualsiasi libro di Fisica II dove e’ riportato il passaggio dalle equazioni di Maxwell in forma
integrale a quelle in forma differenziale] --13) Proprieta' delle onde elettromagnetiche. Relazioni tra E e B. Trasporto dell'energia: vettore di
Poynting.
14) Principo di Huygens: ricostruzione del fronte d'onda.
15) Indice di rifrazione, leggi per la riflessione e rifrazione
16) Polarizzazione della radiazione, luce naturale e polarizzata.
17) Principi di calcolo delle relazioni di Fresnel. Relazioni per la riflettivita’ trasmittivita’ ad
incidenza normale e radente. Angolo di Brewster, angolo di riflessione totale.
--- [Fowles Cap.1 (par. 1-6), Cap. 2 (par. 1-4, 6-8)] --18) Principio di sovrapposizione per onde EM, origine del termine di interferenza. Esperienza di
Young. Metodi sperimentali per la separazione del fronte d’onda, interferometro di Michelson.
Treni d’onda e decomposizione spettrale del treno d’onda.
--- [Fowles Cap. 3 (par. 1-4, 6)] --19) Brevi richiami di ottica geometrica, lenti sottili.
--- [qualsiasi testo di Fisica II] --20) Diffrazione alla Fraunhofer, Fresnel. Reticolo di diffrazione. Diffrazione da singola fenditura di
dimensione finita come limite del reticolo di diffrazione. Discussione dei limiti di piccola o grande
lunghezza d’onda. Formula unificata per la descrizione dei fenomeni di diffrazione. Potere
risolutivo del reticolo. Piccole lunghezze d’onda diffrazione x da reticolo cristallino, condizione di
Bragg.
--- [appunti delle lezioni, Feynman Cap. 28 (non in dettaglio), Cap. 29, Cap. 30 (par. 1-3, 5) Cap. 31
(leggere), Fowles Cap. 4 (par. 1, 3-4)] --21) Equazioni di Maxwell nel mezzo, effetti di polarizzazione e magnetizzazione. Calcolo nel caso
di sistemi non magnetici: termini sorgente di polarizzazione e di corrente. Polarizzazione del
dielettrico, e conducibilità elettrica per campi statici. Campi elettrici variabili in dielettrici e in
conduttori (modello di Drude-Lorentz): vettori d’onda e indici di rifrazione complessi. Relazioni di
dispersione. Coefficiente di assorbimento. Discussione qualitativa del coefficiente di assorbimento
in un dielettrico ed in un conduttore
--- [Fowles par. 5.1, 5.2, 5.3, 5.4, 5.5] --ONDE DI PROBABILITA’ [Brandsen]
22) Fallimento della fisica classica: spettro di corpo nero, effetto fotoelettrico. Esperienza e modello
planetario di Rutherford, dimensioni dell’atomo e del nucleo.
23) Necessità della quantizzazione, quantizzazione del momento angolare (Bohr). Onde di materia,
onde di probabilita’
--- [Capitolo introduttivo Brandsen] ---
