29209 - FISICA MODERNA M

Conoscenze e abilità da conseguire

L'obiettivo principale del corso è quello di fornire agli studenti le conoscenze di base della Fisica Moderna. Al termine del corso gli studenti conosceranno i principi generali della Relatività Ristretta, della Meccanica Quantistisca e della Fisica Nucleare. Attraverso la contestualizzazione storica delle grandi scoperte che hanno rivoluzionare la concezione dello spazio e del tempo nel XX secolo, gli studenti saranno in grado di riconoscere come le applicazioni tecnologiche moderne si fondano sulla Fisica Moderna.

Contenuti

Il corso è tenuto interamente dal Prof. Fabio Ferrari e si articola in due moduli tematici, che affrontano alcune tra le più affascinanti rivoluzioni della Fisica del XX secolo:

Modulo 1: Relatività Ristretta (32 ore)

Un viaggio nella struttura dello spazio e del tempo, partendo dall’esperimento di Michelson-Morley fino alla formulazione completa della teoria di Einstein. Verranno introdotti i postulati della Relatività Ristretta, con particolare attenzione ai fenomeni di dilatazione del tempo e contrazione delle lunghezze, seguiti dallo studio approfondito delle trasformazioni di Lorentz, della causalità relativistica, delle trasformazioni di velocità e accelerazione, e delle grandezze fisiche come momento, energia e massa relativistica. Il modulo si conclude con l’analisi delle invarianti di Lorentz e del vettore quadrimpulso, strumenti essenziali per la descrizione moderna dei fenomeni relativistici.

Modulo 2: Meccanica Quantistica e Fisica Nucleare e Subnucleare (28 ore)

Questo modulo introduce la natura ondulatoria della materia e le basi della Meccanica Quantistica, partendo dai fenomeni di interferenza (esperimento di Young) e dall’equazione di D’Alambert. Si affrontano poi temi centrali come la radiazione di corpo nero, l’effetto fotoelettrico, l’effetto Compton, la dualità onda-particella e la lunghezza d’onda di De Broglie.
Ampio spazio è dedicato all’equazione di Schrödinger, sia nella sua formulazione generale che nelle soluzioni in potenziali unidimensionali (buche, barriere, effetto tunnel). Si esplorano poi i modelli atomici, dall’atomo di Bohr allo studio dello spettro dell’idrogeno, e i numeri quantici che descrivono lo stato di un elettrone. Completano il modulo l’esperimento di Stern-Gerlach, i concetti base di fissione e fusione nucleare e un’introduzione alla fisica delle particelle elementari.

Ogni modulo è accompagnato da esercitazioni guidate, pensate per rinforzare la comprensione e applicare concretamente i concetti studiati.

Testi/Bibliografia

Appunti in formato LaTeX messi a disposizione gratuitamente dal docente.

Metodi didattici

Le lezioni si svolgono in presenza e si avvalgono di una lavagna virtuale proiettata, con il supporto di slide e materiali video.

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Studenti/sse con DSA o disabilità temporanee o permanenti:

Si raccomanda di contattare per tempo l’ufficio di Ateneo responsabile ( https://site.unibo.it/studenti-con-disabilita-e-dsa/it): sarà sua cura proporre agli/lle studenti/sse interessati/e eventuali adattamenti, che dovranno comunque essere sottoposti, con un anticipo di 15 giorni, all’approvazione del/della docente, che ne valuterà l'opportunità anche in relazione agli obiettivi formativi dell'insegnamento.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

La verifica dell’apprendimento prevede una prova scritta della durata di 1 ora e 30 minuti, seguita da una prova orale.

La prova scritta consiste in 8 esercizi, ciascuno valutato fino a un massimo di 4 punti, per un totale complessivo di 32 punti. Per essere ammessi all’orale è necessario ottenere almeno 16 punti nella prova scritta.

La studentessa o lo studente possono sostenere la prova orale nello stesso appello dello scritto oppure in uno degli appelli successivi.

La prova orale verte su tutto il programma del corso e include indicativamente:

• una domanda di Relatività Ristretta,

• una domanda di Meccanica Quantistica,

• una domanda di Fisica Nucleare e Subnucleare.

Strumenti a supporto della didattica

La lavagna virtuale utilizzata durante le lezioni sarà messa a disposizione di studentesse e studenti per consultazioni successive. Analogamente, anche le slide e i video proiettati in aula saranno accessibili a tutti per approfondimenti e revisioni.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Fabio Ferrari