Syllabus
1. La radiazione termica e il postulato di Planck
1.1 La radiazione termica. 1.2 Il concetto di corpo nero. 1.2.1 La radianza spettrale. 1.2.2 La legge di Stefan-Boltzmann. 1.2.3 La legge di spostamento di Wien. 1.2.4 Emissione di corpo nero da una cavità. 1.3 La teoria classica della radiazione di cavità. 1.3.1 Le onde stazionarie in cavità. 1.3.2 La legge di Rayleigh-Jeans. 1.4 La Teoria di Planck. 1.4.1 L’ipotesi di Planck. 1.4.2 Il calcolo della formula di Planck. 1.4.3 Il confronto con i risultati sperimentali. 1.4.4 Il postulato di Planck e le sue implicazioni.
2. La natura corpuscolare della luce
2.1 L’effetto fotoelettrico. 2.1.1 Gli esperimenti di Hertz. 2.1.2 L’esperimento di Lenard e le contraddizioni con la teoria classica. 2.1.3 La teoria di Einstein dell’effetto fotoelettrico. 2.2L’effetto Compton. 2.2.1 L’esperimento di Compton. 2.2.2 La collisione fotone-elettrone. 2.2.3 Scattering Compton e scattering Rayleigh. 2.3 La Radiazione di Bremsstrahlung. 2.4 Il concetto di sezione d’urto.
3. La natura ondulatoria della materia
3.1 Le onde di materia. 3.1.1 L’ipotesi di de Broglie. 3.1.2 L’esperimento di Davisson and Germer. 3.1.3 Analogia con la legge di diffrazione di Bragg per i raggi X. 3.1.4 L’esperimento di Thomson. 3.2 Il dualismo onda-corpuscolo. 3.2.1 Il principio di complementarità di Bohr. 3.2.2 Interpretazione di Einstein del dualismo per la radiazione. 3.2.3 Interpretazione di Born del dualismo per la materia.
4. Il modello dell’atomo di Bohr
4.1 Il modello di Thomson. 4.1.1 L’atomo di Thomson. 4.1.2 L’esperimento di Rutherford. 4.2 Il modello di Rutherford. 4.2.1 Calcolo della distribuzione angolare delle particelle diffuse. 4.2.2 Confronto tra modello di Rutherford e modello di Thomson. 4.2.3 La sezione d’urto differenziale di Rutherford. 4.3 Il modello di Bohr. 4.3.1 La stabilità del nucleo. 4.3.2 Gli spettri atomici. 4.3.3 I postulati di Bohr. 4.3.4 L’esperimento di Franck e Hertz. 4.3.5 Le regole di quantizzazione di Wilson-Sommerfeld. 4.3.6 Il modello di Sommerfeld e la struttura fine degli spettri.
5. La formulazione di Schroedinger dell’atomo
5.1 Atomo a singolo elettrone. 5.1.1 Soluzione dell’equazione di Schroedinger. 5.1.2 Autovalori, numeri quantici e degenerazione. 5.1.3 Momento angolare orbitale. 5.2 Momento di dipolo magnetico e spin. 5.2.1 Il magnetone di Bohr. 5.2.2 La precessione di Larmor. 5.2.3 L’esperimento di Stern-Gerlach e lo spin dell’elettrone. 5.2.4 L’interazione spin-orbita. 5.2.5 Il momento angolare totale. 5.3 Atomi a molti elettroni. 5.3.1 Le particelle identiche. 5.3.2 Il principio di esclusione di Pauli. 5.3.3 L’atomo di elio. 5.4.4 L’effetto Zeeman.
6. Molecole
6.1 La molecola dell’idrogeno ione. 6.2 Orbitali molecolari di molecole diatomiche. 6.3 Configurazione elettronica di alcune molecole diatomiche. 6.4 Molecole poliatomiche. 6.5 Molecole coniugate. 6.6 Rotazione molecolare 6.7 Vibrazione molecolare 6.8 Transizioni elettroniche nelle molecole. 6.9 Problemi.
7. Solidi
7.1 Tipi di solidi. 7.2 Teoria delle bande. 7.3 Modello ad elettroni liberi in un solido. 7.4 Moto degli elettroni in una struttura periodica 7.5 Conduttori, isolanti, semiconduttori. 7.6 Conducibilità elettrica. 7.7 Transizioni radiative nei solidi. 7.8 Problemi
SLIDES
1. LA RADIAZIONE TERMICA E IL POSTULATO DI PLANCK
2. LA NATURA CORPUSCOLARE DELLA LUCE
3. LA NATURA ONDULATORIA DELLA MATERIA
4. IL MODELLO DELL’ATOMO DI BOHR
5. LA FORMULAZIONE DI SCHROEDINGER DELL’ATOMO
6. LE MOLECOLE
7. I SOLIDI
TEXTBOOKS
R. Eisberg, R. Resnick – Quantum Physics of Atoms, Molecules, Solids, Nuclei, and Particles, John Wiley & Sons Inc.
M. Alonso, E. J. Finn – Fundamental University Physics III Quantum and Statistical Physics, Addison-Wesley.