- Docente: Angelo Carbone
- Crediti formativi: 6
- SSD: FIS/01
- Lingua di insegnamento: Italiano
- Modalità didattica: Convenzionale - Lezioni in presenza
- Campus: Bologna
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Corso:
Laurea Magistrale in
Ingegneria per l'ambiente e il territorio (cod. 8894)
Valido anche per Laurea Magistrale in Ingegneria energetica (cod. 0935)
Laurea Magistrale in Ingegneria dell'energia elettrica (cod. 8611)
Conoscenze e abilità da conseguire
Obiettivo dell'insegnamento è fornire un quadro generale della fisica moderna. Partendo dalla definizione di onda elettromagnetica si procederà alla discussione della transizione dalla fisica classica a quella quantistica. Particolare accento verrà posto sulla discussione degli esperimenti, sulle applicazioni strumentali e sulla soluzione di semplici problemi.
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
S.Focardi, I.Massa e A.Uguzzoni:
Fisica Generale - Onde, Casa Editrice Ambrosiana.
F. Cicacci
Fondamenti di Fisica Atomica e Quantistica, EdiSES Editore.
D. C. Giancoli, FISICA CON FISICA MODERNA, Seconda edizione. Case Editrice Ambrosiana.
Altro materiale associato al corso e distribuito su http://campus.unibo.it.
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 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