FISICA DELLA MATERIA

Internazionalizzazione della Didattica FISICA DELLA MATERIA

0522600010
DIPARTIMENTO DI FISICA "E.R. CAIANIELLO"
CORSO DI LAUREA MAGISTRALE
FISICA
2021/2022

OBBLIGATORIO
ANNO CORSO 1
ANNO ORDINAMENTO 2021
SECONDO SEMESTRE
CFUOREATTIVITÀ
972LEZIONE
Obiettivi
GLI OBIETTIVI FORMATIVI DEL CORSO SONO FOCALIZZATI SUI SEGUENTI PUNTI:

I) CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE:
SI INTENDE FORNIRE AGLI STUDENTI LE CONOSCENZE RIGUARDANTI LA STRUTTURA DELLA MATERIA CON PARTICOLARE RIFERIMENTO ALLE MOLECOLE E ALLA MODERNA FISICA DEI SOLIDI.

II) CAPACITÀ DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE:
SI SVILUPPERANNO NEGLI ALLIEVI CAPACITÀ DI COMPRENSIONE E ABILITÀ AL FINE DI RISOLVERE PROBLEMI E APPLICARE LE CONOSCENZE ACQUISITE. IN PARTICOLARE, GLI STUDENTI VERRANNO STIMOLATI A FRONTEGGIARE LA COMPLESSITA' MEDIANTE DOMANDE E PROBLEMI CHE RICHIEDANO L'ABILITA' DI APLICARE LE CONOSCENZE ACQUISITE. DOVRANNO ALTRESI' SAPER COMUNICARE IN MODO CHIARO, RIGOROSO E PRIVO DI AMBIGUITÀ LE LORO IDEE E ARGOMENTAZIONI SULLE PROBLEMATICHE STUDIATE.
Prerequisiti
FISICA ATOMICA - ISTITUZIONI DI FISICA DELLA MATERIA. MECCANICA QUANTISTICA.
Contenuti
MODELLO SEMICLASSICO DELL’ELETTRONE DI BLOCH (LEZ.3H). RICHIAMI DELLA TEORIA DI BLOCH DELLE BANDE. EQUAZIONI SEMICLASSICHE DEL MOTO. LIVELLI DI LANDAU. EFFETTO DE HAAS-VAN ALPHEN. SUPERFICI DI FERMI DEI METALLI ALCALINI E DEI METALLI NOBILI.
TEORIA SEMICLASSICA DELLA CONDUZIONE NEI METALLI (LEZ.3H). APPROSSIMAZIONE DI TEMPO DI RILASSAMENTO. FUNZIONE DI DISTRIBUZIONE DI NON-EQUILIBRIO. CONDUTTIVITÀ TERMICA ED ELETTRICA. EFFETTI TERMOELETTRICI.
OLTRE L'APPROSSIMAZIONE DI TEMPO DI RILASSAMENTO (LEZ.2H). DESCRIZIONE GENERALE DELLE COLLISIONI. EQUAZIONE DI BOLTZMANN. SCATTERING DA IMPUREZZA. LEGGE DI WIEDERMANN- FRANZ.
INTERAZIONE ELETTRONE-ELETTRONE (LEZ.7H). APPROSSIMAZIONE DI HARTREE-FOCK. TEORIA GENERALE DELLO SCREENING ELETTRONICO NEI METALLI. COSTANTE DIELETTRICA. TEORIA DI THOMAS-FERMI. TEORIA DI LINDHARD.
TEORIA DEL FUNZIONALE DENSITÀ (LEZ.3H). DENSITÀ DI SINGOLA PARTICELLA. FUNZIONALE ENERGIA CINETICA E DI SCAMBIO-CORRELAZIONE. TEOREMA DI HOLENBERG-KOHN. ENERGIA DI CORRELAZIONE ED EQUAZIONE DI KOHN-SHAM. APPROSSIMAZIONE LOCALE DEL FUNZIONALE DENSITÀ.
FISICA E SPETTROSCOPIA MOLECOLARE (LEZ.12H). MOLECOLE DIATOMICHE. APPROSSIMAZIONE DI BORN-OPPENHEIMER. STRUTTURA ELETTRONICA DI MOLECOLE DIATOMICHE. LA MOLECOLA DI IDROGENO IONIZZATA. METODO LCAO. LA MOLECOLA DI IDROGENO. METODO DI HEITLER-LONDON. SPETTROSCOPIA MOLECOLARE. SPETTRO ROTAZIONALE E VIBRO-ROTAZIONALE. TRANSIZIONI ELETTRONICHE E PRINCIPIO DI FRANCK-CONDON. LA MOLECOLA DI AMMONIACA.
TEORIA CLASSICA DEL CRISTALLO ARMONICO (LEZ.5H). FORZE INTERMOLECOLARI NEI SOLIDI POTENZIALE DI LENARD-JONES. ENERGIA DI COESIONE. SOLIDI MOLECOLARI, IONICI E COVALENTI. LEGGE DI DULONG-PETIT. MODI NORMALI DI OSCILLAZIONE E RELAZIONI DI DISPERSIONE.
TEORIA QUANTISTICA DEL CRISTALLO ARMONICO (LEZ.5H). QUANTIZZAZIONE DI RETICOLI DI BRAVAIS. FONONI. CALORE SPECIFICO NEL LIMITE DI ALTA E BASSA TEMPERATURA. MODELLI DI DEBYE E DI EINSTEIN.
SCATTERING DA NEUTRONE NEI CRISTALLI (LEZ.3H). LEGGI DI CONSERVAZIONE NELLO SCATTERING DA NEUTRONE. SCATTERING DA ZERO, UNO E DUE FONONI. MISURA DELLO SPETTRO FONONICO.
EFFETTI ANARMONICI NEI SOLIDI (LEZ.3H). EQUAZIONE DI STATO. ESPANSIONE TERMICA. PARAMETRO DI GRUNEISEN. COLLISIONI FONONICHE. CONDUTTIVITÀ TERMICA. FORMULA DI LINDERMAN E TEMPERATURA. FUSIONE.
FONONI NEI METALLI (LEZ.3H). RELAZIONE DI DISPERSIONE. SCREENING FONONICO. COSTANTE DIELETTRICA. INTERAZIONE EFFETTIVA ELETTRONE-ELETTRONE. OVER-SCREENING.
PROPRIETÀ MAGNETICHE DEI SOLIDI (LEZ. 6H). MAGNETIZZAZIONE E SUSCETTIVITÀ MAGNETICA. DIAMAGNETISMO DI LARMOR. REGOLE DI HUND. PARAMAGNETISMO DI VAN VLECK. LEGGE DI CURIE. DEMAGNETIZZAZIONE ADIABATICA. PARAMAGNETISMO DI PAULI. DIAMAGNETISMO DI LANDAU.
INTERAZIONI ELETTRONICHE E STRUTTURE MAGNETICHE (LEZ.3H). ORIGINE DELL’INTERAZIONE MAGNETICA. PROPRIETÀ MAGNETICHE DI UN SISTEMA DI DUE ELETTRONI. HAMILTONIANA DI HEISENBERG. SCAMBIO DIRETTO, INDIRETTO, SUPERSCAMBIO E SCAMBIO ITINERANTE. PROPRIETÀ MAGNETICHE DI UN GAS DI ELETTRONI LIBERI. MODELLO DI HUBBARD E MAGNETISMO ITINERANTE (CENNI).
ORDINE MAGNETICO NEI SOLIDI (LEZ.7H). FERROMAGNETISMO, ANTIFERROMAGNETISMO FERRIMAGNETISMO. PROPRIETÀ DEL GROUND STATE FERRO- E ANTI- FERROMAGNETICO A T=0. ONDE DI SPIN. RELAZIONI DI DISPERSIONE MAGNONICHE. SUSCETTIVITÀ MAGNETICA E LEGGE DI CURIE-WEISS. TEORIA DI CAMPO MEDIO. INTERAZIONI DIPOLARI. DOMINI MAGNETICI.
SUPERCONDUTTIVITÀ (LEZ.7H). EFFETTO MEISSNER, CAMPI CRITICI, SUPERCONDUTTORI: I-II TIPO. GAP ENERGETICO. CALORE SPECIFICO. TEMPERATURA CRITICA. EQUAZIONE DI LONDON. TEORIA DI GINZBURG-LANDAU. QUANTIZZAZIONE DEL FLUSSO. LUNGHEZZA DI COERENZA. EFFETTO JOSEPHSON. COPPIE DI COOPER.
Metodi Didattici
IL CORSO È A CARATTERE TEORICO CON UNA PARTE APPLICATIVA CHE COMPRENDE ESERCIZI, SIMULAZIONI AL CALCOLATORE ED ELABORATI SCRITTI.
Verifica dell'apprendimento
LA VERIFICA E LA VALUTAZIONE DEL LIVELLO DI APPRENDIMENTO DELLO STUDENTE AVVERRANNO CON UNA PROVA SCRITTA E UNA PROVA ORALE. LA PROVA SCRITTA CONSISTERA’ IN UN SET DI PROBLEMI DA RISOLVERE IN UN TEMPO MASSIMO DI DUE ORE. LA PROVA ORALE INIZIERA’ CON LA DISCUSSIONE DELLO SCRITTO E CONTINUERA’ CON UNA SERIE DI DOMANDE SUGLI ARGOMENTI DEL CORSO. IN PARTICOLARE, SI VERIFICHERA' CHE LO STUDENTE SIA IN GRADO DI A) SAPERE E CAPIRE: ESPORRE CON PUNTUALITA' GLI ARGOMENTI DEL CORSO; EVIDENZIARE CAPACITÀ DI RIFERIRE E CITARE MODELLI, INTERPRETARE QUANTO APPRESO, SPIEGARE E TRARRE CONSEGUENZE, SEMPLIFICARE. (RANGE NELLA VALUTAZIONE D'ESAME: 18-26). B) APPLICARE E VALUTARE: INDIVIDUARE RELAZIONI, MODELLI E IPOTIZZARE ALTERNATIVE, ESPRIMERE OPINIONI SUPPORTATE SCIENTIFICAMENTE, DISSENTIRE O CONCORDARE IN MODO SCIENTIFICAMENTE MOTIVATO. (RANGE NELLA VALUTAZIONE D'ESAME: 27-30)-. LA LODE VERRA’ ATTRIBUITA QUALORA LO STUDENTE DIMOSTRI DI AVER ACQUISITO UNA SIGNIFICATIVA PADRONANZA E COMPRENSIONE DEI CONTENUTI TEORICI E APPLICATIVI DEL CORSO ED EVIDENZI NOTEVOLE PROPRIETA' DI LINGUAGGIO E CAPACITA' DI RIELABORAZIONE AUTONOMA.
Testi
B.H. BRANDSEN, C.J. JOACHAIN, PHYSICS OF ATOMS AND MOLECULES, LONGMAN, N.Y. (1991).

N.W. ASHCROFT, N.D. MERMIN, SOLID STATE PHYSICS, SAUNDERS COLLEGE, PHILADELPHIA (1976).

G. GROSSO, G. PASTORI PARRAVICINI, SOLID STATE PHYSICS, ACADEMIC PRESS (2000).

C. KITTEL, INTRODUZIONE ALLA FISICA DELLO STATO SOLIDO, CASA EDITRICE AMBROSIANA (2008). H.

IBACH E H. LUTH, SOLID-STATE PHYSICS (SPRINGER, BERLIN 2003).

J.M. ZIMAN, I PRINCIPI DELLA TEORIA DEI SOLIDI (TAMBURINI, MILANO, 1975)
Altre Informazioni
IL CORSO SI TERRA' NEL SECONDO SEMESTRE.
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