29209 - FISICA MODERNA M

Scheda insegnamento

SDGs

L'insegnamento contribuisce al perseguimento degli Obiettivi di Sviluppo Sostenibile dell'Agenda 2030 dell'ONU.

Istruzione di qualità

Anno Accademico 2018/2019

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.

Programma/Contenuti

Onde meccaniche


Oscillazioni armoniche libere, smorzate e forzate. Risonanza. Propagazione per onde di perturbazioni fisiche. Onde elastiche nei fluidi e nei solidi. Equazione di D'Alembert. Energia, riflessione e trasmissione. Sovrapposizione di onde. Battimenti. Velocità di fase e di gruppo. Onde stazionarie. Onde piane e sferiche. Onde elettromagnetiche. Carattere trasversale delle onde elettromagnetiche. Energia e impulso: vettore di Poynting. Spettro delle onde elettromagnetiche e luce. Diffusione e assorbimento della luce. Propagazione della luce in mezzi trasparenti. Riflessione e rifrazione. Interferenza di onde e coerenza. Diffrazione e Principio di Huygens. Polarizzazione.

Teoria della relatività ristretta

 
Limiti della meccanica classica. Velocità limite. Esperimenti fondamentali in Relatività: spazio, tempo e sistemi di riferimento. Simultaneità. Dilatazione del tempo; paradosso dei gemelli. Contrazione delle lunghezze. Trasformazioni di Lorentz. Energia. Forza, accelerazione e massa. Equivalenza massa-energia. Cenni di relatività generale. Concetti di relatività in uso quotidiano.

Introduzione alla fisica quantistica

Successi delle teorie classiche. Elementi di crisi: corpo nero, effetto fotoelettrico. Onde elettromagnetiche come particelle; particelle come onde. Esperienze di interferenza e diffrazione di fotoni e di elettroni. Dualismo onda-corpuscolo. Concetti base della meccanica quantistica: interpretazione probabilistica, equazione delle onde elettromagnetiche ed equazione di Schroedinger, funzione d'onda e stato quantistico, principio di indeterminazione. Principio di corrispondenza. Stati liberi e stati legati: pacchetti d'onda e analisi di Fourier. Equazione di Schroedinger con potenziale, studio di alcuni casi unidimensionali. Buche e barriere di potenziale. Effetto tunnel. Livelli di fermi, conduttori, semiconduttori ed isolanti. L'equazione di Schroedinger in tre dimensioni. L'atomo di Idrogeno: livelli e numeri quantici. Radiazione elettromagnetica. Spettri di emissione e di assorbimento. Principio di funzionamento del laser. Lo spin; esperienze di Stern e Gerlach. Cenni sulle interazioni fondamentali. Cenni di Fisica nucleare: struttura e sistematica dei nuclei, radioattività, fissione e fusione nucleare. L'energia nucleare solare.

 

Testi/Bibliografia

D. C. Giancoli, FISICA CON FISICA MODERNA, Seconda edizione. Case Editrice Ambrosiana. 

 

Metodi didattici

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

Modalità di verifica dell'apprendimento

La verifica sarà effettuata mediante prova orale, con un minimo di 4 domande e/o semplici esercizi.

Strumenti a supporto della didattica

Slides mostrate a lezione ed esercizi con soluzioni.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Angelo Carbone