Testi del Syllabus - Dipartimento di Fisica

Testi del Syllabus
Docente
CROSETTI GIOVANNI
Anno offerta:
2012/2013
Insegnamento:
27005355 - NUCLEI E PARTICELLE
Corso di studio:
0727 - FISICA
Anno regolamento: 2010
CFU:
5
Settore:
FIS/04
Tipo attività:
B - Caratterizzante
Partizione studenti:
-
Anno corso:
3
Periodo:
Secondo Semestre
Sede:
UNIVERSITA' DELLA CALABRIA
Matricola: 002620
Testi in italiano
Tipo testo
Testo
Lingua insegnamento
Italiano
Contenuti
Atomo di idrogeno ed idrogenoide; approssimazione di dipolo elettrico;
spin dell'elettrone e del fotone; spettro di assorbimento
Testi di riferimento
- R. Eisberg, R. Resnick. Quantum physics of atoms, molecules, solids,
nuclei and particles. J. Wiley and sons: N.Y., 1985
Obiettivi formativi
Il corso si propone di offrire una panoramica delle strutture fisiche, dalle
scale sub-atomiche fino alle grandi scale confrontabili con la struttura
dell'intero Universo, mantenendo un approccio fenomenologico.
Prerequisiti
Fisica Classica
Metodi matematici per la Fisica
Introduzione alla fisica quantistica
Meccanica statistica
Metodi didattici
Lezioni ed esercitazioni
Altre informazioni
Orario di ricevimento: Martedi, 15:30-17:30. Su appuntamento negli altri
giorni.
Studio docente: edificio 31C - piano 5° - stanza 5
Email: [email protected]
Recapito telefonico: +39 0984.496021
Modalità di verifica
dell'apprendimento
Test intermedi di apprendimento. Esame finale scritto ed orale
Programma esteso
FISICA ATOMICA
a) Atomo di idrogeno ed idrogenoide: dipendenza dei livelli di energia e
delle funzioni d’onda dai numeri quantici; livello di vuoto; livelli di energia
degeneri; densità di probabilità radiale ed angolare; dimensioni dell’
atomo (raggio medio e raggio più probabile).
b) Approssimazione di dipolo elettrico e regole di selezione, dipendenza
della transizione dalla polarizzazione della radiazione; spin dell’elettrone
e del fotone; interazione spin-orbita; transizione di dipolo magnetico e di
quadrupolo elettrico; spettro di assorbimento e di emissione dell’atomo di
idrogeno e idrogenoide; intensità e larghezza delle righe
c) Atomo di elio: livelli di energia degeneri; principio di esclusione di
Pauli; il momento angolare orbitale e di spin; orto e para-elio; energia di
interazione tra i due elettroni.
d) Atomi a molti elettroni: approssimazione di campo centrale; metodo di
Hartree-Fock; livelli di energia e loro dipendenza dai numeri quantici
accoppiamento L-S e J-J.
e) Elettroni equivalenti; correzioni residue di Coulomb e magnetiche;
regole di Hund; metalli alcalini; difetto quantico; tavola periodica degli
elementi; potenziale di ionizzazione.
FISICA DELLE MOLECOLE
a) Approssimazione di Born-Oppenheimer: equazione di Scrodinger per i
nuclei e per gli elettroni
b) Struttura elettronica di molecole biatomiche omonucleari: metodo
LCAO; molecola di H2+ e H2 ; curve di energia potenziale; stati di legame
e di antilegame, integrale di risonanza e di sovrapposizione.
c) Molecole eteronucleari; proprietà di simmetria ed orbitali per molecole
omonucleari ed eteronucleari ; diagramma di correlazione; esempi.
Metodo del legame di valenza.
d) Moti nucleari: moto rotazionale; livelli di energia e funzioni d’onda;
Tipo testo
Testo
regole di selezione; spettro rotazionale per una molecola biatomica
omonucleare ed eteronucleare.
e) Moti nucleari: moto roto-vibrazionale; livelli di energia e funzioni d’
onda; regole di selezione; spettro rotovibrazionale di assorbimento e di
emissione per una molecola biatomica omonucleare ed eteronucleare;
informazioni che si possono ottenere dagli spettri rotovibrazionali.
f) Diffusione della radiazione elettromagnetica da parte di molecole:
polarizzabilità; effetto Raman; principio di Franck- Condon: dissociazione,
fluorescenza e fosforescenza.
FISICA DEI SOLIDI
a) Reticolo e celle unitarie e primitive.
b) Diffrazione, teoria di Laue; Condizioni necessaria e sufficiente perché si
abbia difrazione; metodi sperimentali.
c) Il fonone; caso della catena lineare monoatomica e biatomica.
d)Il reticolo “vuoto”; Gas di elettroni libero; bande di energia; differenza
tra metalli ed isolanti.
Testi in inglese
Tipo testo
Testo
Lingua insegnamento
Italian
Testi di riferimento
- R. Eisberg, R. Resnick. Quantum physics of atoms, molecules, solids,
nuclei and particles. J. Wiley and sons: N.Y., 1985
Obiettivi formativi
The course aims to provide an overview of the physical structures, from
sub-atomic scales to large scales comparable with the structure of the
whole Universe, while maintaining a phenomenological approach.
Prerequisiti
Classical Physics
Mathematical Methods for Physics
Introduction to Quantum Physics
Statistical mechanics
Metodi didattici
Lectures and exercises
Altre informazioni
Office hours for students: Tuesday, 15:30-17:30. Su appuntamento negli
altri giorni.
Office: building 31C - 5th floor - room 5
Email: [email protected]
Telephone: +39 0984.496021
Modalità di verifica
dell'apprendimento
Mid term learning tests.
Programma esteso
ATOMIC PHYSICS
a) Hydrogen atom: dependence of the energy levels and wave functions
from the quantum numbers, level of vacuum; degenerate energy levels;
radial and angular probability density; the atomic size.
b) Electric dipole approximation and selection rules, dependence of
transition from the polarization of radiation, electron and photon spin,
spin-orbit interaction, magnetic dipole and electric quadrupole transition,
absorption and emission spectrum of the hydrogen atom;
c) Helium atom, degenerate energy levels, Pauli’s exclusion principle, the
spin and orbital angular momentum; ortho and para-helium, interaction
energy between the two electrons.
d) Many-electron atoms: the central field approximation, the Hartree-Fock
method, energy levels and their dependence on quantum numbers, L-S
and J-J couplings.
e) Equivalent electrons, residual Coulomb and magnetic corrections;
Hund’s rules, alkali metals, quantum defect, periodic table of elements,
ionization potential.
PHYSICS OF MOLECULES
a) Born-Oppenheimer approximation: Schrodinger equation for nuclei and
electrons
b) Electronic structure of homonuclear diatomic molecules: LCAO
method; molecule of H2 + and H2; curves of potential energy; binding
and anti-binding states, resonance and overlap integral.
c) Heteronuclear molecules; properties of symmetry and orbitals for
homonuclear and heteronuclear molecules; correlation diagram;
examples. valence bond method.
d) Nuclear motion, rotational motion, energy levels and wave functions,
selection rules, rotational spectrum for a diatomic homonucleare and
heteronuclear molecule.
Tipo testo
Testo
e) Nuclear motions: roto-vibrational motion, energy levels and wave
functions; selection rules; rotovibrazional absorption and emission
spectrum for a diatomic homonucleare and heteronuclear molecule,
informations from rotovibrazional spectra.
f) Diffusion of electromagnetic radiation by molecules, polarizability,
Raman effect, the principle of Franck-Condon, dissociation, fluorescence
and phosphorescence.
PHYSICS OF SOLIDS
a) Lattice, unit cells and primitive.
b) Diffraction, Laue theory, necessary and sufficient conditions for
diffraction, experimental methods.
c) The phonon; monatomic and diatomic linear chains
d) The “empty” lattice, free-electrons gas, energy bands, the difference
between metals and insulators.