Si discutono i principali fenomeni, e relative interpretazioni, che hanno sancito la crisi della fisica classica. Il corso si propone inoltre di fornire un’introduzione ai principali aspetti concettuali e metodi teorici di base in uso in Meccanica Statistica (classica) e Meccanica Quantistica, necessari per affrontare al meglio gli studi del terzo anno della laurea Triennale.
Prerequisiti
Buona conoscenza degli argomenti trattati nei corsi di Meccanica Razionale ed Analitica, Elettromagnetismo e Termodinamica.
Metodi didattici
Lezioni frontali, mirate all'illustrazione di tutti gli aspetti concettuali e formali relativi agli argomenti trattati mediante calcoli alla lavagna. Gli esperimenti chiave di crisi della fisica classica e le soluzioni dell'equazione di Schrodinger degli stati stazionari sono illustrati in dettaglio.
Verifica Apprendimento
Esame orale. Lo studente dovrà sapere illustrare uno dei principali fenomeni di crisi della fisica classica, mostrando capacità di sintesi e chiarezza espositiva. Dovrà dimostrare di aver appreso gli aspetti concettuali più rilevanti alla base della Meccanica Quantistica mediante la risoluzione di semplici esercizi strettamente collegati al programma del corso.
Esami in presenza. Deroghe sono previste per gli studenti con fragilità a lungo termine.
D. J. Griffiths, Introduction to Quantum Mechanics, Prentice Hall.
Contenuti
Inadeguatezza della descrizione dei fenomeni fisici (dalla spettro di radiazione di corpo nero alla natura corpuscolare della luce e al dualismo onda-particella) alla luce della fisica classica di Newton e Maxwell. Concetti fondamentali e metodi teorici basati sulla Meccanica Statistica (classica) e sulla Meccanica Quantistica di uso corrente in fisica moderna. Analisi degli effetti quantistici in alcuni esempi di fenomeni fisici.
Programma dettagliato.
I. Crisi della fisica classica. Spettro di radiazione di corpo nero. Calore specifico dei solidi. Natura corpuscolare della radiazione elettromagnetica (effetto fotoelettrico e scattering Compton). Spettri e modelli atomici: atomo di Bohr ed esperimento di Franck-Hertz. Quantizzazione spaziale. Esperimto di Stern-Gerlach e spin dell'elettrone.
II. Meccanica Quantistica. Ipotesi di de Broglie e dualismo onda-corpuscolo. Funzione d'onda e pacchetto d'onda. Equazione di Schrodinger. Interpretazione ortodossa della Meccanica Quantistica. Esperimento della doppia fenditura. Teorema di Ehrenfest. Rappresentazione degli impulsi e relazioni di incertezza di Heisenberg. Stati stazionari e loro proprietà. Soluzione dell'equazione di Schrodinger degli stati stazionari in alcuni casi semplici di particolare interesse fisico.
Lingua Insegnamento
Italiano
Altre informazioni
Il corso e` rivolto anche agli studenti della Laurea in Matematica, interessati ad approfondire le loro conoscenze di fisica moderna e le basi della Meccanica Quantistica.
