Modern physics (2017/2018)

Codice insegnamento
4S001446
Docente
Francesca Monti
Coordinatore
Francesca Monti
crediti
6
Settore disciplinare
FIS/01 - FISICA SPERIMENTALE
Lingua di erogazione
Inglese
Periodo
II sem. dal 1-mar-2018 al 15-giu-2018.

Orario lezioni

Vai all'orario delle lezioni

Obiettivi formativi

Scopo del corso e' introdurre i concetti fondamentali della Teoria della Relativita' Ristretta e della Meccanica Quantistica e loro applicazioni alla Fisica Atomica e Nucleare, finalizzati alla progettazione e allo sviluppo di attività di insegnamento su questi argomenti nella scuola secondaria. Una parte del corso e' dedicata a coprire argomenti di base e avanzati della Termodinamica.

Agli studenti del corso si richiedono le conoscenze di base della Fisica Classica riguardanti le leggi di Newton e della gravitazione universale, le leggi dell'elettromagnetismo e le equazioni di Maxwell, la teoria e le proprieta' delle onde elettromagnetiche.

Programma

TERMODINAMICA

- principio zero: equilibrio termico e termodinamico; trasformazioni termodinamiche; temperatura empirica
- primo principio: lavoro, calore, energia interna
- secondo principio: enunciato di Kelvin e di Clausius; equivalenza; teorema di Carnot; ciclo di Carnot; temperatura termodinamica assoluta; teorema di Clausius; entropia; e degrado dell’energia
- secondo principio: il punto di vista microscopico; cenni di termodinamica statistica; temperature assolute negative; violazione dell’enunciato di Kelvin
- secondo principio: ordine e disordine
- terzo principio
- gas ideale: trasformazioni isobare, isocore, isoterme, adiabatiche; ciclo di Carnot del gas ideale

MECCANICA QUANTISTICA

- spettro di corpo nero, la costante di Planck, l’effetto fotoelettrico, natura corpuscolare della luce, gli spettri di emissione e assorbimento atomici, l’atomo di Bohr, momento magnetico e momento angolare intrinseco, tavola periodica, natura ondulatoria delle particelle, ipotesi di De Broglie
- cenni di fisica atomica e nucleare
- dualismo onda-corpuscolo, principio di indeterminazione, meccanica ondulatoria
- spin, principio di Pauli
- equazione di Schroedinger, modello atomico a orbitali

TEORIA DELLA RELATIVITA’

- postulati della relativita’ galileiana, addizione delle velocita’
- dati sperimentali sulla velocita’ della luce
- non invarianza delle equazioni di Maxwell per trasformazioni di Galilei
- esperimento di Michelson-Morley
- postulati della relativita’ ristretta
- trasformazioni di Lorentz, addizione delle velocita’
- dilatazione dei tempi, simultaneita’ e causalita’, contrazione delle lunghezze, paradossi spazio-temporali
- dinamica relativistica: quantita’ di moto, energia cinetica, equivalenza massa-energia
- spazio-tempo e quadrivettori

Testi di riferimento
Autore Titolo Casa editrice Anno ISBN Note
Peter Atkins Four Laws That Drive the Universe   978-0199232369
Mark Waldo Zemansky Heat and Thermodynamics (Edizione 7)   978-0070170599
Serway,Moses,Moyer Modern Physics (Edizione 3) Edises   978-0534493394
R.A. Serway, J.W. Jewett Physics for Scientists and Engineers with Modern Physics (Edizione 9) Edises 2013 978-1133954057
Giancarlo Ghirardi, Gerald Malsbary Sneaking a Look at God's Cards, Revised Edition: Unraveling the Mysteries of Quantum Mechanics   978-0691130378
Peter Atkins The Laws of Thermodynamics: A Very Short Introduction   978-0199572199
Enrico Fermi Thermodynamics   978-0486603612

Modalità d'esame

La valutazione dell’apprendimento avverrà attraverso una prova orale (in inglese o in italiano a discrezione dello studente) preceduta da una prova scritta (in inglese) comprendente brevi esercizi sugli argomenti trattati nel corso e domande aperte relative alla impostazione di percorsi didattici sugli argomenti trattati.

Gli studenti dovranno dimostrare di:
- aver compreso e saper discutere criticamente concetti e nodi legati ai fenomeni fisici trattati nel corso
- saper utilizzare un linguaggio corretto, appropriato e rigoroso
- saper impostare percorsi didattici rivolti agli studenti della scuola superiore sugli argomenti trattati

Statistiche per i requisiti di trasparenza (Attuazione Art. 2 del D.M. 31/10/2007, n. 544)

I dati relativi all'AA 2017/2018 non sono ancora disponibili