29209 - FISICA MODERNA M

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

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 della durata di 1 ora e 30 minuti 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