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 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