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Struttura della materia (G. Benedek)


STRUTTURA DELLA MATERIA (G. Benedek)


Argomenti svolti a lezione(8 CFU – 3o anno, I e II semestre)




  1. Statistiche quantistiche: bosoni e fermioni, statistiche di Bose Einstein e di Fermi-Dirac, il gas di Fermi (ER, 11.1-6; 11.8-11)




  1. Atomi a due elettroni: stato orto e para. Funzioni d’onda di spin e principio di esclusione. Livelli degli atomi elioidi. Modello a particelle indipendenti e stato fondamentale. Stati eccitati. Energia coulombiana e di scambio (BJ, Cap. 7,1-6)




  1. Atomi a molti elettroni: l’approssimazione di campo centrale, il sistema periodico degli elementi, il metodo Hartree-Fock, l’atomo di Thomas-Fermi, schemi di accoppiamento L-S e j-j (BJ, Cap.8)




  1. Effetti relativistici negli atomi a un elettrone: struttura fine e iperfine, Lamb shift (BJ, Cap. 5 + App. 7)




  1. Interazione degli atomi a un elettrone con campi esterni elettrici e magnetici: effetto Stark, effetti Zeeman e Paschen-Bach, livelli di Landau (BJ, Cap. 6)




  1. La struttura delle molecole: approssimazione di Born-Oppenheimer, struttura elettronica della molecola biatomica, stati vibrazionali e rotazionali della molecola biatomica, lo spin elettronico e i casi di Hund. (BJ, Cap. 10, oppure AF, Cap. 8.1-11)




  1. Spettroscopia molecolare: spettri elettronici e roto-vibrazionali della molecola biatomica, effetti dello spin nucleare (BJ, parti del Cap. 11, oppure AF, parti dei Cap. 10 e 11)



  1. La struttura elettronica dei solidi: bande di energia, masse effettive, elettroni e lacune; elementi di fisica dei semiconduttori, giunzioni, transistor (AF, Cap. 8.12-14; ER, 13.1,2,3,5,6,7,9,10: la sezione 13.10, illustrante la giunzione p-n, il transistor bipolare n-p-n e il diodo a tunnel, può essere sostituita con quanto fatto a lezione comprendente: giunzione p-n con calcolo della caratteristica j(V), giunzione metallo-semiconduttore con calcolo dello spessore dello strato di svuotamento in funzione di V e applicazione al MOSFET)



Testo di riferimento:

  • BJ = B. H. Bransden & C. J. Joachain: Physics of Atoms and Molecules – 2nd ed. (Harlow – Prentice Hall, 2003)




Testi complementari (solo per alcune parti del programma non coperte da BJ o in alternativa a BJ):

  • ER = R. Eisberg & R. Resnick, Quantum Physics (John Wiley & Sons, 1985)

  • AF = P. W. Atkins & R. S. Friedman: Molecular Quantum Mechanics (Oxford University Press, New York, 2005)




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