Prof. Franco Dalfovo
Dipartimento di Fisica, Università di Trento
Corso di Fisica Generale III
A.A. 2020-21

Sintesi delle lezioni:

Pagina principale


Lunedì 22 febbraio 2021

Introduzione al corso. Equazioni di Maxwell e leggi di conservazione
Breve introduzione al corso (metodo, lezioni, contenuti, esami, testi, ecc.). Equazioni di Maxwell. Conservazione della carica ed equazione di continuità per la densità di carica e la densità di corrente. Conservazione dell'energia e vettore di Poynting. Lavoro eseguito dai campi sulle cariche entro un volume generico; Tensore degli sforzi di Maxwell.

(14-16, due ore in presenza, registrazione disponibile in Moodle; nota: il video appare interrotto bruscamente, ma la lezione era comunque finita in quel punto, a parte i saluti)


Mercoledì 24 febbraio 2021

Momento associato ai campi
Tensore degli sforzi e densità di momento. Momento associato ai campi nel vuoto.

Onde elettromagnetiche
Equazioni di Maxwell nel vuoto ed equazione delle onde per il campo elettrico. Velocità della luce, c, come predizione delle equazioni di Maxwell. Spettro delle onde elettromagnetiche.

(9-11, lezione a distanza sincrona, registrazione disponibile in Moodle)


Giovedì 25 febbraio 2021

Onde elettromagnetiche. Onda piana monocromatica
Soluzione delle equazioni di Maxwell nel vuoto per onde piane monocromatiche con polarizzazione lineare. Abbiamo calcolato l'energia trasportata da un'onda e il momento corrrispondente, mostrando che l'energia è direttamente proporzionale al momento. Abbiamo definito l'intensità di un'onda e la pressione di radiazione.

(11-13, due ore in presenza, registrazione disponibile in Moodle)


Lunedì 1 marzo 2021

Equazioni di Maxwell in un mezzo continuo lineare
Abbiamo riscritto le equazioni di Maxwell in termini di cariche libere, polarizzazione e magnetizzazione. Abbiamo considerato il caso di mezzi in cui la polarizzazione e la magnetizzazione dipendono linearmente dal campo elettrico e magnetico. Le soluzioni delle equazioni in assenza di cariche libere sono onde elettromagnetiche che si propagano a velocità diversa da c. Abbiamo impostato il problema della riflessione e trasmissione di un'onda piana che incide sulla superficie di separazione tra due mezzi diversi, isolanti e trasparenti. Legge di Snell. Equazioni di Fresnel. Coefficiente di trasmissione e riflessione.

(14-16, due ore in presenza, registrazione disponibile in Moodle)


Mercoledì 3 marzo 2021

Campi nei mezzi continui
Approfondimenti sul coefficiente di riflessione e trasmissione. Angolo di Brewster. Cenni ai filtri polaroid e ai mezzi dispersivi.

Campi nei conduttori
Equazioni di Maxwell nei conduttori ohmici. Attenuazione dei campi nel tempo e nello spazio. Lunghezza di penetrazione.

(9-11, lezione a distanza sincrona, registrazione disponibile in Moodle)


Giovedì 4 marzo 2021

Campi nei conduttori
Incidenza di un'onda su un conduttore. Conduttori perfetti e riflessione totale.

Potenziali e invarianza di gauge
Definizione di potenziale elettrico e potenziale vettore. Equazioni per i potenziali equivalenti alle equazioni di Maxwell. Invarianza di gauge.

(11-13, lezione in presenza, registrazione disponibile in Moodle)


Mercoledì 10 marzo 2021

Potenziali e invarianza di gauge
Gauge di Coulomb e gauge di Lorenz. Equazioni per V e A con l'operatore di d'Alembert. Forza di Lorentz espressa con i potenziali. Momento canonico e forza generalizzata.

(9-11, lezione a distanza sincrona, registrazione disponibile in Moodle)


Giovedì 11 marzo 2021

Potenziali e invarianza di gauge
Soluzioni delle equazioni per i potenziali nella gauge di Lorenz. Potenziali ritardati. Equazioni di Jefimenko. Potenziali e campi generati da una carica puntiforme in moto; potenziali di Lienard-Wiechert.

(11-13, lezione in presenza, registrazione disponibile in Moodle)


Mercoledì 17 marzo 2021

Radiazione
Definizione di radiazione. Radiazione di dipolo elettrico oscillante. Calcolo dei campi a distanza infinita dalla sorgente. vettore di Poynting. Potenza irradiata.

(9-11, lezione a distanza sincrona, registrazione disponibile in Moodle)


Giovedì 18 marzo 2021

Radiazione
Cenni alla radiazione di dipolo magnetico e confronto con il dipolo elettrico. Radiazione da una sorgente qualsiasi. Calcolo dei campi e della potenza irradiata in approssimazione di dipolo. Radiazione di una carica in moto; formula di Larmor.

(11-13, lezione a distanza sincrona, registrazione disponibile in Moodle)


Giovedì 25 marzo 2021

Radiazione di corpo nero
Abbiamo visto come Planck derivò la sua formula per la radiazione emessa da un corpo nero, dapprima tramite un'interpolazione tra limiti noti e poi calcolando l'entropia di un sistema di oscillatori.

(11-13, lezione a distanza sincrona, registrazione disponibile in Moodle)


Giovedì 1 aprile 2021

Radiazione di corpo nero
Abbiamo visto una derivazione alternativa della formula di Planck basata sul calcolo dell'energia media di N oscillatori a contatto con un termostato a temperatura T. Abbiamo fatto il calcolo della densità di oscillatori intesi come modi normali di oscillazione del campo elettromagnetico in una cavità con pareti riflettenti. Confronto tra la formula di Planck e la formula classica di Rayleigh-Jeans. Determinazione della costante di Planck. Discussione su alcune applicazioni (termoscanner, spettro del sole, radiazione cosmica di fondo).

(11-13, lezione a distanza sincrona, registrazione disponibile in Moodle)


Giovedì 8 aprile 2021

Effetto fotoelettrico
Fenomenologia dell'effetto fotoelettrico. Ipotesi di Einstein dei quanti di radiazione e predizioni del modello.

Calore specifico dei solidi
Modelli a oscillatori classici con energia continua (Dulong-Petit) e con energia discreta (modello di Einstein e modello di Debye).

(11-13, lezione a distanza sincrona, registrazione disponibile in Moodle)


Giovedì 15 aprile 2021

Introduzione ai modelli atomici
Introduzione ai problemi aperti della fisica agli inizi del '900 (radioattività, raggi catodici, modelli degli atomi, ecc.). Spettri a righe, righe di Fraunhofer, serie di Balmer per l'atomo di idrogeno e principio di combinazione di Rydberg-Ritz.

Diffusione di Rutherford
Esperimento di Rutherford, Marsden, Geiger con particelle alfa su lamine sottili di metallo. Abbiamo definito la sezione d'urto differenziale e l'abbiamo calcolata usando un modello classico di diffusione di particelle cariche puntiformi soggette alla mutua forza elettrostatica coulombiana. Interpretazione dei risultati in termini di modelli atomici.

(11-13, lezione in presenza, registrazione disponibile in Moodle)


Mercoledì 21 aprile 2021

Modello di Bohr per l'atomo di idrogeno
Abbiamo introdotto il modello di Bohr dell'atomo di idrogeno, discutendone le ipotesi e le conseguenze in termini di struttura dei livelli energetici dell'elettrone, la discretizzazione dell'energia e dei raggi delle orbite. Calcolo dello spettro per atomi idrogenoidi. Effetto isotopico. Principio di corrispondenza.

(9-11, lezione a distanza sincrona, registrazione disponibile in Moodle)


Giovedì 22 aprile 2021

Esperimento di Franck-Hertz e modello di Bohr-Sommerfeld
Abbiamo descritto l'esperimento di Franck e Hertz e discusso le sue possibili interpretazioni. Abbiamo visto come Sommerfeld ha generalizzato il modello di Bohr introducendo la quantizzazione degli integrali d'azione. Abbiamo commentato in breve i successi e i limiti della vecchia teoria dei quanti.

Effetto Compton
Abbiamo discusso il dualismo onda-particella nel caso della radiazione elettromagnetica. Abbiamo descritto l'esperimento di diffusione di raggi X di Compton.

(11-13, lezione in presenza, registrazione disponibile in Moodle)


Mercoledì 28 aprile 2021

Effetto Compton
Abbiamo visto come si ottiene l'andamento corretto della variazione di lunghezza d'onda con l'angolo di deflessione usando un modello corpuscolare e la dinamica relativistica.

Onde di materia
Abbiamo parlato dell'idea di Louis de Broglie di associare un'onda anche alle particelle materiali, in analogia ai quanti di luce, e abbiamo visto come questo porta alla quantizzazione del momento angolare dell'elettrone nell'atomo di idrogeno. Abbiamo visto come si possono realizzare pacchetti d'onda spazialmente localizzati usando le trasformate di Fourier.

(9-11, lezione a distanza sincrona, registrazione disponibile in Moodle)


Giovedì 29 aprile 2021

Onde di materia
Abbiamo definito la velocità di gruppo di un pacchetto

Equazione di Schrödinger
Abbiamo scritto l'equazione di Schrödinger a partire dall'idea di de Broglie e applicando il principio di corrispondenza al caso di una particella libera. Abbiamo sottolineato alcuni aspetti dell'equazioni (il fatto che non è derivata da principi esistenti, non è relativistica, è deterministica ma per la Psi, il fatto che implica una rappresentazione di grandezze fisiche come operatori differenziali).

(11-13, lezione in presenza, registrazione disponibile in Moodle)


Mercoledì 5 maggio 2021

Equazione di Schrödinger
Abbiamo fatto ulteriori commenti sulle idee che hanno portato a scrivere l'equazione di Schrödinger, passando per l'analogia tra dinamica e ottica, il principio di Maupertuis e quello di Fermat.

Equazione di Schrödinger stazionaria
Abbiamo dato una definizione di stati stazionari. Abbiamo mostrato che l'equazione per gli stati stazionari è un'equazione agli autovalori e che gli autovalori sono reali e sono i valori ammessi per l'energia di una particella.

(9-11, lezione a distanza sincrona, registrazione disponibile in Moodle)


Giovedì 6 maggio 2021

Buca quadra
Nel caso di potenziali a forma di buca, una parte dello spettro dei valori di E è discreto. Abbiamo risolto l'equazione di Schrödinger per una particella soggetta ad un potenziale a forma di buca quadra in una dimensione. Abbiamo imposta la continuità della funzione d'onda e della sua derivata prima e abbiamo discusso la struttura dello spettro degli stati legati. Abbiamo visto cosa succede nel limite di buche di profondità infinita (buca quadra infinita). Abbiamo accennato a cosa succede per buche di potenziale in 2D, in 3D, buche sferiche e atomo d'idrogeno.

(11-13, lezione in presenza, registrazione disponibile in Moodle)


Mercoledì 12 maggio 2021

Interpretazione probabilistica della funzione d'onda
Abbiamo introdotto l'interpretazione della funzione d'onda come densità di probabilità di trovare una particella in punto dello spazio in un dato istante. Abbiamo parlato di come si giustifica empiricamente questa idea.

(9-11, lezione a distanza sincrona, registrazione disponibile in Moodle)


Giovedì 13 maggio 2021

Interpretazione probabilistica della funzione d'onda
Abbiamo continuato il discorso sull'interpretazione della funzione d'onda come densità di probabilità facendo esempi (esperimento della doppia fenditura, ecc.). Abbiamo definito anche la densità di corrente di probabilità.

Gradino di potenziale
Abbiamo introdotto il problema di una fascio di particelle incidenti su un gradino di potenziale, discutendo le possibili strategie di soluzione dell'equazione di Schrödinger.

(11-13, lezione in presenza, registrazione disponibile in Moodle)


Mercoledì 19 maggio 2021

Gradino di potenziale
Abbiamo risolto l'equazione di Schrödinger per una fascio di particelle incidenti su un gradino di potenziale, al variare dell'energia. Abbiamo discusso i concetti di riflessione e trasmissione e abbiamo messo in luce alcuni risultati incompatibili con la fisica classica.

Barriera di potenziale
Abbiamo introdotto il problema di un fascio di particelle incidenti su una barriera di potenziale, al variare dell'energia.

(9-11, lezione a distanza sincrona, registrazione disponibile in Moodle)


Giovedì 20 maggio 2021

Barriera di potenziale ed effetto tunnel
Abbiamo risolto l'equazione di Schrödinger per un fascio di particelle incidenti su una barriera di potenziale, al variare dell'energia. Abbiamo discusso i concetti di riflessione e trasmissione e abbiamo messo in luce alcuni risultati incompatibili con la fisica classica. Abbiamo discusso l'effetto tunnel e alcuni suoi esempi in natura.

(11-13, lezione in presenza, registrazione disponibile in Moodle)


Mercoledì 26 maggio 2021

Posizione, momento, energia
Abbiamo discusso il significato delle grandezza osservabili in meccanica quantistica. Abbiamo visto come calcolare il valor medio della posizione, del momento e dell'energia. Abbiamo visto come si possono usare le trasformate di Fourier per passare dallo spazio delle coordinate allo spazio dei momenti e viceversa. Abbiamo visto qual è il significato dell'incertezza nella determinazione della posizione e del momento di una particella e abbiamo accennato al principio di indeterminazione di Heisenberg.

(9-11, lezione a distanza sincrona, registrazione disponibile in Moodle)


Giovedì 27 maggio 2021

Sintesi del corso
Sintesi del corso e risposte a domande.

(11-13, lezione in presenza, registrazione disponibile in Moodle)

Pagina principale