Corsi di Laurea Corsi di Laurea Magistrale Corsi di Laurea Magistrale
a Ciclo Unico
Scuola di Scienze
ASTRONOMIA
Insegnamento
FISICA SUPERIORE
SCN1032592, A.A. 2018/19

Informazioni valide per gli studenti immatricolati nell'A.A. 2018/19

Principali informazioni sull'insegnamento
Corso di studio Corso di laurea magistrale in
ASTRONOMIA
SC1173, ordinamento 2010/11, A.A. 2018/19
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Curriculum Percorso Comune
Crediti formativi 7.0
Tipo di valutazione Voto
Denominazione inglese FUNDAMENTAL PHYSICS
Sito della struttura didattica http://astronomia.scienze.unipd.it/2018/laurea_magistrale
Dipartimento di riferimento Dipartimento di Fisica e Astronomia "Galileo Galilei"
Sito E-Learning https://elearning.unipd.it/dfa/course/view.php?idnumber=2018-SC1173-000ZZ-2018-SCN1032592-N0
Obbligo di frequenza
Lingua di erogazione ITALIANO
Sede PADOVA
Corso singolo È possibile iscriversi all'insegnamento come corso singolo
Corso a libera scelta È possibile utilizzare l'insegnamento come corso a libera scelta

Docenti
Responsabile CHIARA MAURIZIO FIS/03

Dettaglio crediti formativi
Tipologia Ambito Disciplinare Settore Scientifico-Disciplinare Crediti
CARATTERIZZANTE Astronomico-teorico FIS/02 3.0
CARATTERIZZANTE Astronomico-teorico MAT/07 4.0

Organizzazione dell'insegnamento
Periodo di erogazione Secondo semestre
Anno di corso I Anno
Modalità di erogazione frontale

Tipo ore Crediti Ore di
didattica
assistita
Ore Studio
Individuale
LEZIONE 7.0 56 119.0

Calendario
Inizio attività didattiche 25/02/2019
Fine attività didattiche 14/06/2019
Visualizza il calendario delle lezioni Lezioni 2019/20 Ord.2010

Commissioni d'esame
Commissione Dal Al Membri
6 Commissione Fisica superiore 2018-19 01/10/2018 30/09/2019 MAURIZIO CHIARA (Presidente)
PATELLI ALESSANDRO (Membro Effettivo)
CESCA TIZIANA (Supplente)

Syllabus
Prerequisiti: Fondamenti di fisica quantistica e di struttura della materia.
Conoscenze e abilita' da acquisire: L’obiettivo formativo dell'insegnamento è acquisire competenze di fisica atomica e molecolare e di meccanica statistica quantistica.
Modalita' di esame: Esame orale su argomenti trattati a lezione.
Criteri di valutazione: Sarà valutato il grado di comprensione degli argomenti svolti, l'acquisizione dei concetti e dei metodi di approssimazione proposti nell'insegnamento e la capacità di applicarli in modo critico e consapevole.
Contenuti: 1) Richiami: Equazione di Schroedinger per due particelle, in particolare con potenziale di interazione centrale. Armoniche sferiche e soluzione radiale. Valori di aspettazione notevoli e andamento delle soluzioni. Teorema del viriale per un atomo ad un elettrone.
2) Teoria delle perturbazioni indipendenti dal tempo, caso non degenere e degenere. Esempi. Teoria delle perturbazioni dipendenti dal tempo. Perturbazione accesa ad un istante to e poi costante, perturbazione periodica.
3) Interazione di un atomo idrogenoide con la radiazione elettromagnetica. Probabilità di transizione, approssimazione di dipolo, sezione d'urto di assorbimento e di emissione stimolata. Emissione spontanea, regole di selezione in approssimazione di dipolo per un atomo idrogenoide. Spin del fotone: esperimento di Beth. Regola della somma.
4) Tempo di vita di uno stato. Profilo di una riga di emissione/assorbimento. Sezione d'urto di assorbimento. Pressure broadening e Doppler broadening. Esempi. Principio di funzionamento e caratteristiche emissive di un laser/maser. Maser ad ammoniaca. Laser a stato solido. Spettroscopie: spettroscopia sub-Doppler a due fotoni, sub-Doppler di saturazione, battimenti quantici.
5) Effetto fotoelettrico: calcolo della sezione d'urto per emissione dallo stato 1s di un atomo idrogenoide, confronto col dato sperimentale.
6) Scattering: sezione d'urto differenziale, caso anelastico e elastico. Per quest'ultimo limite di bassa (Rayleigh) e alta frequenza (Thomson). Elementi di teoria dello scattering. Sviluppo in onde parziali e calcolo corrispondente di sezioni d’urto.
7) Spin dell’elettrone. Esperimento di Stern e Gerlach. Composizione di momenti angolari. Struttura fine di un atomo idrogenoide: interazione spin-orbita, correzione relativistica, correzione di Darwin. Termine di struttura fine complessivo. Calcolo di alcuni livelli energetici di un atomo idrogenoide. Correzione di Lamb. Struttura iperfine (cenni).
8) Effetto Zeeman 'normale' (caso lineare, campi intensi): esempi, transizioni, condizioni di polarizzazione. Effetto Zeeman (caso lineare, interazione spin-orbita come perturbazione [Paschen-Bach]). Effetto Zeeman 'anomalo' (caso lineare, campi deboli). Effetto Zeeman per campi ultra forti.
9) Effetto Stark-Lo Surdo lineare: stato n=1 e n=2 per un atomo idrogenoide, transizioni 2s->1s di un atomo di idrogeno in presenza di campo elettrico. Effetto Stark-Lo Surdo quadratico (caso n=2), polarizzabilita’ statica. Quenching dello stato 2s dell'idrogeno. Ionizzazione dovuta ad un campo elettrico statico (trattazione qualitativa).
10) Atomi a molti elettroni. Stato di tripletto, di singoletto. Principio di esclusione di Pauli (forma debole e forte). Atomo di elio (elettroni indipendenti, carica efficace). Stato fondamentale di un atomo a 2 elettroni: approccio perturbativo al prim'ordine. Stati eccitati puramente discreti: caso (1s,2s). Metodo variazionale e applicazione allo stato fondamentale di un atomo a 2 elettroni. Effetto Auger per l'elio.
11) Approssimazione di potenziale centrale per un atomo a molti elettroni. Teoria di Hartree, risultati. Determinante di Slater. Metodo di Hartree-Fock (cenni). Risultati, tavola periodica, configurazioni.
12) Correzione al potenziale centrale. Accoppiamento L-S: esempi di configurazione elettronica e degenerazione corrispondente. Accoppiamento j-j.
13) Molecole: approssimazine di Born Oppenheimer. Molecole semplici: H2+ (combinazione lineare di orbitali atomici) e H2. Dinamica rotazionale e vibrazionale di molecole.
14) Meccanica Statistica Quantistica. Indice di occupazione. Distribuzioni di Bose-Einstein e Fermi-Dirac. Esempi.
Attivita' di apprendimento previste e metodologie di insegnamento: Lezioni frontali.
Eventuali indicazioni sui materiali di studio: Gli argomenti e i contenuti trattati a lezione potranno essere approfonditi e/o integrati sui testi di riferimento.
Testi di riferimento:
  • Bransden, Brian Harold; Joachain, Charles J., Physics of Atoms and Molecules. Harlow: Prentice Hall, 2003. Cerca nel catalogo
  • Gasiorowicz, Stephen, Quantum Physics. Hoboken: J. Wiley, 2003. Cerca nel catalogo
  • Eisberg, Robert M.; Resnick, Robert, Quantum Physics of Atoms, Molecules, Solids, Nuclei and Particles. New York: Wiley, 1985. Cerca nel catalogo
  • McGervey, John D., Solutions Manual for Introduction to Modern Physics. Orlando: Academic Press, 1984. Cerca nel catalogo

Didattica innovativa: Software o applicazioni utilizzati
  • Moodle (files, quiz, workshop, ...)

Obiettivi Agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile
Istruzione di qualita'