29209 - FISICA MODERNA M

Anno Accademico 2022/2023

  • Docente: Angelo Carbone
  • Crediti formativi: 6
  • SSD: FIS/01
  • Lingua di insegnamento: Italiano

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 due moduli:

  • Modulo 1: Relatività ristretta (32 ore)

  • Modulo 2: Meccanica quantistica e fisica nucleare e subnucleare (28 ore)

Ciascun modulo è presentato fornendo agli studenti elementi teorici, sperimentali e storici. Per ciascuna parte verranno dedicate delle ore allo svolgimento di esercizi.

Modulo 1 : relatività ristretta (prof. Angelo Carbone, 32 ore)

L'esperimento di Michelson-Morley. I postulati della relatività ristretta. La dilatazione del tempo e la contrazione delle lunghezze. Le trasformazioni di Lorentz e le loro 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.

Modulo 2: meccanica quantistica e fisica nucleare e subnucleare (prof. Fabio Ferrari, 28 ore)

Introduzione alla fisica delle onde. Interferenza ed esperimento di Young. L'equazione di D'Alambert.

La radiazione di corpo nero e l'effetto fotoelettrico. La dualità particella-onda. L'effetto Compton. La lunghezza d'onda di De Broglie. L'equazione di Schödinger e la sua quantizzazione. L'equazione di Schödinger con potenziali uno dimensionali. Studio di differenti barriere e buche di potenziale come soluzione dell’equazione di Schödinger. L'effetto tunnel.

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

Appunti dei docenti. 

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 scritta ed orale. Lo studente potrà sostenere l'esame orale nello stesso appello dello scritto o in uno degli appelli successivi. Le domande all'orale verteranno su tutto il programma con almeno una domanda in relatività ristretta e una domanda in meccanica quantistica.

Strumenti a supporto della didattica

Slides mostrate a lezione ed esercizi con soluzioni.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Angelo Carbone

Consulta il sito web di Fabio Ferrari