Presentazione

Organizzazione della Didattica

DM270
FISICA


10

Corsi comuni

 

Frontali Esercizi Laboratorio Studio Individuale
ORE: 56 24 0 175

Periodo

AnnoPeriodo
II anno2 semestre

Frequenza

Facoltativa

Erogazione

Convenzionale

Lingua

Italiano

Calendario Attività Didattiche

InizioFine
02/03/201512/06/2015

Tipologia

TipologiaAmbitoSSDCFU
caratterizzanteTeorico e dei fondamenti della fisicaFIS/026
caratterizzanteMicrofisico e della struttura della materiaFIS/034


Responsabile Insegnamento

ResponsabileSSDStruttura
Prof. MARCHETTI PIERALBERTOFIS/02Dipartimento di Fisica e Astronomia "Galileo Galilei"

Altri Docenti

Non previsti.

Attività di Supporto alla Didattica

Non previste.

Bollettino

Analisi Matematica I,II,II, Geometria, Fisica Generale I e II.

Il corso illustra gli esperimenti e le considerazioni teoriche che hanno reso necessario il superamento della meccanica e dell’ elettromagnetismo classico e l’introduzione della relativita’ ristretta e della meccanica quantistica. Nella prima parte si introdurra’ la relativita’ ristretta spiegando le ragioni della sua formazione , la logica della sua struttura ed il carattere innovativo delle sue implicazioni . Nella seconda parte si mostreranno le evidenze che hanno portato al concetto di quantizzazione e si introdurranno le basi della meccanica quantistica e della fisica atomica.

Lezioni frontali di teoria e esercizi

Prima Parte: Relativita’ Ristretta Trasformazioni di Galileo. Relativita’ galileana. Elettromagnetismo e relativita’ galileana. Esperimento di Michelson-Morely. I postulati della teoria della relativita’ ristretta. Osservatori e misure di spazio e tempo. Relativita’ della simultaneita’. Trasformazioni di Lorentz. Diagrammi di Minkowski. Invarianza dell’ intervallo spazio-temporale. Contrazione delle lunghezze. Dilatazione dei tempi. Coni luce e causalita’. Composizione delle velocita’. Effetto Doppler. Paradosso dei gemelli. Quadrivettori. Gruppo di Poincare’ e gruppo di Lorentz. Grandezze covarianti e controvarianti. Tensori quadridimensionali. Tensore metrico. Leggi di traformazione dei campi. Quadrivelocita, quadri-impulso, quadriforza. Energia cinetica. Energia totale ed energia di massa. Equivalenza massa energia .Relazione tra momento ed energia. Particelle di massa nulla. Descrizione generale degli urti: urti elastici ed anelastici. Invarianti cinematici. Urti a due corpi. Urti elastici. Decadimenti. Tensore elettromagnetico. Equazioni di Maxwell in forma covariante. Trasformazioni dei campi elettromagnetici. Invarianti elettromagnetici. Particella carica in un campo elettrico e/o magnetico costanti. Lagrangiana e principio variazionale per la derivazione delle equazioni del moto dell’elettrodinamica classica. Teorema di Noether e tensore energia-impulso. Seconda parte: La crisi della fisica classica: effetto fotoelettrico e interpretazione di Einstein in termini di fotoni, onde di de Broglie e esperimento di Davisson e Germer. Effetto Compton. Esperimento delle fenditure di Young con particelle classiche, onde classiche e particelle quantistiche, principio di indeterminazione di Heisenberg e conseguenti richieste per una teoria delle particelle quantistiche. Descrizione matematica di una teoria fisica. Il problema del corpo nero: leggi di Stefan-Boltzmann e Wien, modello di Raleigh-Jeans, ipotesi di Planck. Radiazione cosmica di fondo. Spettri atomici. Formule di Balmer e Rydberg. Modello di Thompson. Esperimento di Rutherford. Modello di Bohr. Esperimento di Franck-Hertz. Legge di Mosley. Derivazione delle regole di commutazione canoniche di Heisenberg dalla formula di Planck . Derivazione dell’equazione d’onda di Schrödinger stazionaria dall’analogia con la formulazione ondulatoria dell’ottica geometrica, l’equazione di Schrödinger per l’evoluzione temporale della funzione d’onda, l’equivalenza con il formalismo di Heisenberg, l’interpretazione statistica di Born. Autovalori ed autofunzioni. Valori di aspettazione. Particella in una buca di potenziale. Effetto tunnel. Quantizzazione del momento angolare. Spin. L’equazione d’onda per più particelle, il principio di indistinguibilità delle particelle quantistiche, la conseguenza: statistiche bosoniche e fermioniche. Principio di esclusione di Pauli. Tavola periodica.

Esame scritto e orale

Verifica della comprensione della parte teorica del corso e della capacità di svolgere esercizi ad esso attinenti

A. Beiser, Concepts of Modern Physics. : Mc Graw Hill, 2003 V. Barone, Relativita’. : Bollati Boringhieri, 2004