29209 - FISICA MODERNA M

Conoscenze e abilità da conseguire

Il corso si propone di consolidare le conoscenze di Fisica Classica e di introdurre elementi di Fisica Moderna. Verrà affrontato la studio dei fenomeni ondulatori con particolare attenzione al caso delle onde elastiche nei fluidi e nei solidi. Successivamente si introdurranno elementi di meccanica relativistica e si intraprenderà lo studio della meccanica quantistica con particolare attenzione agli esperimenti che hanno portato alla crisi dell’impostazione classica ed alla formulazione della meccanica quantistica. Infine verrà affrontato lo studio di alcuni argomenti elementari di fisica nucleare.

Contenuti

Il corso è suddiviso in tre parti principali:

• Relatività ristretta
• Meccanica quantistica
• Fisica nucleare e sub-nucleare

Ciascuna parte è presentata fornendo agli studenti elementi teorici, sperimentali e storici. Per ciascuna parte verrano dedicate delle ore di esercitazione.

Relavitià ristretta (24 ore)

L'esperimento di Michelson-Morley. I postulati della relatività ristretta. La dilatazione del tempo e la contrazzione delle lunghezze. Le trasformazioni di  Lorentz e le sue proprietà. La causalità in relatività ristretta. Le trasformazioni di accelerazione e velocità relativistiche. Il momento, l'energia e la massa relativistica. Le invarianti di Lorentz. Il vettore quadrimpulso.

Meccanica quantistica (24 ore)

L'equazione di D'Alambert, L'effeto Doppler classico e relativistico. Le onde come soluzione delle equazioni di Maxwell. Il vettore di Pointing.
La radiazione del corpo nero e l'effetto fotoelttrico. La dualità particella onda. L'effetto Compton. La lunghezza d'onda di De Broglie. L'esperimento di Young. L'equazione di Schödinger e la sua quantizzazione. L'equazione di Schödinger equation con potenziali uno dimensionali. Studio di differenti barriere e buche di potenziale. L'effetto tunnel.

Fisica nucleare e sub-nucleare (12 ore)  

Il modello dell'atomo di Bohr, l'atomo di idrogeno e il suo spettro. I numeri quantici che descrivono un elettrone in un atomo. L'esperimento di Stern-Gerlach. La fissione e fusione nucleare. Cenni alla fisica delle particelle elementari.

Testi/Bibliografia

da definirsi

Metodi didattici

Le lezioni saranno svolte alla lavagna, con il supporto di slides e video. Le trasparenze verranno distribuite in anticipo.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

La verifica sarà effettuata mediante un prova a quiz. Se superata la prova a quiz lo studente potrà sostenere, nello stesso appello o in uno degli appelli successivi, la prova orale sul tutto il programma. Le domande all'orale verteranno su tutto il programma con almeno una domanda in relatività ristretta e una domanda in meccanica quantistica.

 

Per gli studenti iscritti al corso di Laurea in Fisica curriculum "DIDATTICA E STORIA DELLA FISICA" è possibile (non obbligatorio) sostenere l'esame nella seguente modalità

Presentare una relazione originale, non lunga più di 10 pagine (in lingua italiana o volendo in inglese) su argomento a scelta tra

1) Relatività ristretta

2) Meccanica quantistica

3) Fisica nucleare e sub-nucleare

La relazione dovrà riguardare una tecnica di didattica innovativa o un approfondimento con cenni storici su un argomento dei tre macro-argomenti qui sopra elencati. Tra le tecniche di didattica innovativa, può anche essere considerata la realizzazione di un "esperimento  con finalità didattiche". La relazione conterrà la descrizione della realizzazione e lo scopo didattico dell'esperimento. 

Sarà cura del docente verificare l'originalità della tesina, utilizzando gli strumenti messi a disposizione dall'ateneo a tale scopo. Poiché la valutazione della tesina rappresenta circa metà esame (3 ECTS), ad essa deve corrispondere un lavoro di circa 75-90 ore da parte dello studente. 

L'argomento della relazione deve essere concordato con il docente (ricevimento o per email). La relazione scritta dovrà essere inviata per email al docente almeno 10 giorni prima dell'esame e dovrà essere presentata il giorno dell'esame in 10 slides (nel caso di realizzazione di un esperimento la presentazione sarà sostituita dalla realizzazione dell'esperimento). L'esame si concluderà con due domande sul programma riguardante i due macro-argomenti non scelti per la relazione finale.

Le migliori relazioni verranno pubblicate sul sito del docente e presentate alla prima occasione utile durante il corso di Fisica Moderna agli studenti degli anni precedenti.  

Strumenti a supporto della didattica

Slides mostrate a lezione ed esercizi con soluzioni.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Angelo Carbone