Anno accademico 2008/2009 - lauree specialistiche

[ELENCO COMPLETO]
  1. Metodi sperimentali della fisica moderna 1.
  2. Metodi sperimentali della fisica moderna 2.
  3. Radioattività e radioprotezione.
  4. Spettroscopia.
  5. Spettromicroscopie di superficie.
  6. Storia delle matematiche 1.
  7. Storia delle matematiche 2.
  8. Struttura della materia 1.
  9. Struttura della materia 2.
  10. Superconduttività.
  11. Tecniche fisiche per la diagnostica biomedica.
  12. Teoria della misura.

41. Struttura della materia 2

prof. Luigi Sangaletti


OBIETTIVO DEL CORSO

Il Corso si propone come obiettivo la trattazione quantistica della struttura elettronica di
sistemi fisici a più atomi, con un graduale percorso che parte dalle più semplici molecole
sino ai solidi cristallini.

PROGRAMMA DEL CORSO

L’approssimazione di Born-Hoppenheimer.
Lo ione idrogeno molecolare. Calcolo dell’energia dei livelli sigma e sigma* al variare della
distanza tra i nuclei.
La molecola H2. Metodo LCAO e metodo di Heitler-London. Calcolo dell’energia
dei livelli sigma e sigma* al variare della distanza tra i nuclei. Espressione dell’integrale


coulombiano e di scambio. Cenni alla interazione configurazionale in uno schema LCAO.
Sistema a due livelli. Soluzione esatta del problema agli autovalori e soluzione perturbativa.
Molecole omopolari e molecole eteropolari. Stabilizzazione dello stato fondamentale.
Approssimazione di Huckel. Molecola di butadiene. Riempimento dei livelli energetici
in molecole biatomiche. Molecole biatomiche eteronucleari: legame ionico. Potenziale
semiempirico E=E(R): il caso della molecola NaCl.

Il problema dei due corpi in meccanica quantistica. Moti nella molecola biatomica. Livelli
vibrazionali e livelli rotazionali.
Correzione centrifuga ai livelli rotazionali. Effetti di anarmonicità. Il potenziale di
Morse. Regole di selezione per le transizioni rotazionali. Regole di selezione per le
transizioni vibrazionali. Il principio di Franck-Condon. Le transizioni vibroniche. Spettri
rotovibrazionali in molecole biatomiche. Il “destino” degli stati eccitati. Diseccitazioni non
radiative e diseccitazioni radiative. Fluorescenza e fosforescenza. Dissociazione. Effetti della
temperatura sulla popolazione degli stati vibrazionali e rotazionali. Modi vibrazionali e
curve di potenziale. La molecola di SO2. I diagrammi di Walsh.

Dalle molecole ai solidi. Introduzione alla struttura a bande. Livelli elettronici di molecole
lineari e cicliche con N atomi. Calcolo degli autovalori dell’energia con il metodo di
Huckel. Enunciato del teorema di Bloch. Condizioni al contorno di Born-von Karman.
Curve di dispersione dell’energia E=E(k). Densità degli stati. Andamento delle curve
E=E(k) per orbitali di tipo s, p, e d. Esempio: Catena 1D di atomi di F e catena lineare
PtH4. Struttura a bande per un sistema bidimensionale generico. Esempio: Struttura a
bande del Ba2SnO4.

Il modello di Kronig e Penney: livelli energetici in una struttura periodica di “quantum
wells”: calcolo delle bande di energia permesse.

Ordine e disordine strutturale: introduzione allo scattering di raggi X nei solidi.

BIBLIOGRAFIA

peter W. atKins - ronald s. friedman, Meccanica quantistica molecolare, Prima edizione italiana condotta sulla
terza edizione inglese, Zanichelli, Bologna.
attilio rigamonti - pietro carretta, Structure of Matter, Springer-Verlag Italia, 2007.
franz schaWabl, Meccanica quantistica, Zanichelli, Bologna 1995.
hermann haKen - hans c. Wolf, Fisica atomica e quantistica: Introduzione ai fondamenti sperimentali e teorici,
Ed. italiana a cura di Giovanni Moruzzi, Bollati Boringhieri, Torino, 1990.

DIDATTICA DEL CORSO
Lezioni in aula. Seminari.



METODO DI VALUTAZIONE
Esami orali.

AVVERTENZE
Il Prof. Luigi Sangaletti riceve gli studenti il martedì, dalle ore 16.00 alle 18.00, nel suo
studio.



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