Syllabus del corso
Obiettivi
Conoscenza e capacita' di comprensione dei principi della Meccanica Quantistica.
Lo studente acquisirà i concetti di base della fisica quantistica, essenziali per la comprensione della fisica microscopica.
In dettaglio:
Conoscenza e capacità di comprensione: lo studente dovrà apprendere i concetti fondamentali della Meccanica Quantistica
Conoscenza e capacità di comprensione applicate: lo studente sarà essere in grado di applicare la Meccanica Quantistica allo studio della fisica microscopica
Autonomia di giudizio: lo studente svilupperà capacità critiche e di giudizio nel saper scegliere tra gli strumenti forniti a lezione quello più appropriato per la soluzione di un determinato problema specifico.
Abilità comunicative: lo studente dovrà acquisire un linguaggio scientifico corretto e appropriato alle tematiche svolte nel corso
Capacità di apprendere: lo studente sarà in grado di approfondire concetti specifici, non presentati durante il corso, e di proseguire in modo autonomo nello studio avanzato su testi scientifici specializzati.
Contenuti sintetici
Le basi della Meccanica Quantistica: l'equazione di Schrödinger e la sua interpretazione probabilistica, studio di sistemi quantistici fondamentali (oscillatore armonico quantistico, atomo di idrogeno, ...), spin e particelle identiche, la teoria delle perturbazioni.
Programma esteso
La crisi della Fisica Classica.
L'equazione di Schrödinger e la sua interpretazione probabilistica.
Il principio di indeterminazione di Heisenberg.
Proprietà generali dell'equazione di Schrödinger.
I principi generali della Meccanica Quantistica.
Problemi unidimensionali, l'oscillatore armonico.
Momento angolare e spin.
Problemi tridimensionali.
Moto in un campo centrale, l'atomo di idrogeno.
Interazione con un campo elettromagnetico classico.
Particelle identiche.
Teoria delle perturbazioni, dipendenti e indipendenti dal tempo.
Prerequisiti
Conoscenza della Fisica Classica e dei Metodi Matematici della Fisica come insegnata nei primi due anni del corso di laurea in Fisica.
Modalità didattica
Lezioni frontali con esercitazioni in modalita' erogativa, in presenza 12 cfu
Materiale didattico
C. Cohen-Tannoudji, B. Diu, F. Laloe, “Quantum Mechanics” vol I e II
D.J. Griffiths, “Introduction to Quantum Mechanics”
S. Gasiorowicz, "Quantum Physics", III ed
J.J. Sakurai, J. Napolitano, “Modern Quantum Mechanics”
L.D. Landau, E.M. Lifshitz, “Quantum Mechanics”
R.P. Feynman, R.B. Leighton, M. Sands, "The Feynman Lectures on Physics", Vol III. Free access website http://www.feynmanlectures.caltech.edu
S. Forte, L. Rottoli "Fisica Quantistica"
Periodo di erogazione dell'insegnamento
Primo semestre
Modalità di verifica del profitto e valutazione
L'esame è composto da uno scritto, che verte sulla soluzione di esercizi e problemi su tutto il programma, ed un orale. L'esame orale verte su tutto il programma del corso, inclusi esercizi ed approfondimenti svolti durante le lezioni, che sono parte integrante del corso.
L'esito finale non consiste in una media con pesi degli esiti delle prove scritta e orale, ma viene determinato da una valutazione globale basata su: esattezza e precisione nella soluzione degli esercizi, conoscenza degli argomenti e chiarezza di esposizione.
Durante il corso sono previsti due scritti intermedi facoltativi, che vertono su esercizi e problemi sulla parte del programma svolto fino al momento della prova. Il superamento di entrambi i due scritti esonera dallo scritto finale.
L'orale va sostenuto nello stesso appello dello scritto. Sarà cura del docente predisporre diverse date per sostenere l'orale, con diverse numerosità, in base al numero degli studenti che lo devono sostenere.
Chi ha superato i due scritti intermedi facoltativi dovrà sostenere l'orale nelle stesse date degli orali del primo appello in gennaio.
Su richiesta, l'esame puo' essere sostenuto in inglese per studenti Erasmus.
Orario di ricevimento
Su richiesta dello studente previo accordo
Sustainable Development Goals
Aims
Knowledge and understanding of the principles of Quantum Mechanics.
The student will learn the basic concepts of quantum physics, essential for the understanding of the microscopic world.
More in details:
Knowledge and understanding: The student will learn the fundamental concepts of Quantum Mechanics.
Applying knowledge and understanding: The student will learn to apply Quantum Mechanics to the study of the microscopic world.
Making judgments: The student will develop critical thinking and judgment skills in selecting the most appropriate tool, among those provided during the course, to solve a specific problem.
Communication skills: The student will be expected to acquire a correct and appropriate scientific language suited to the topics covered in the course.
Learning skills: The student will be able to deepen their understanding of specific concepts not covered during the course and to independently pursue advanced study using specialized scientific texts.
Contents
Fundaments of Quantum Mechanics: the Schrödinger equation and its probabilistic interpretation, fundamental quantum systems (quantum harmonic oscillator, hydrogen atom,....), spin and identical particles, perturbation theory.
Detailed program
The crisis of Classical Physics.
The Schrödinger equation and its probabilistic interpretation.
Heisenberg uncertainty principle.
General properties of the Schrödinger equation.
The general principles of quantum mechanics.
Unidimensional problems, the harmonic oscillator.
Angular momentum and spin.
Tri-dimensional problems.
Motion in a central potential, the hydrogen atom.
Interaction with a classic electromagnetic field.
Identical particles.
Perturbation theory.
Prerequisites
Knowledge of Classical Physics and Mathematical Methods for Physics at the level of the first two years of the bachelor degree.
Teaching form
Lessons and exercise sessions, delivery mode, in person, 12 credits
Textbook and teaching resource
C. Cohen-Tannoudji, B. Diu, F. Laloe, “Quantum Mechanics” vol I e II
D.J. Griffiths, “Introduction to Quantum Mechanics”
S. Gasiorowicz, "Quantum Physics", III ed
J.J. Sakurai, J. Napolitano, “Modern Quantum Mechanics”
L.D. Landau, E.M. Lifshitz, “Quantum Mechanics”
R.P. Feynman, R.B. Leighton, M. Sands, "The Feynman Lectures on Physics", Vol III. Free access website http://www.feynmanlectures.caltech.edu
S. Forte, L. Rottoli "Fisica Quantistica"
Semester
First semester
Assessment method
The exam consists of a written part with exercises and problems on the whole course and an oral part. The oral part focuses on the whole program of the course, including exercises and insights carried out during the lessons, which are an integral part of the course.
The final result is not a weighted average of the results of the written and oral tests, but is determined by a global assessment, based on: precision and correctness in solving the exercises,
knowledge of the topics, clarity of exposition.
During the course, two optional intermediate written exams will be proposed, with exercises and problems on the part of the program carried out up to the time of the test. If both of them are passed, the final written exam is waived.
The oral part has to be taken in the same session of the written part. Several dates will be made available, according to the number of students that have to take it.
Students that passed the two optional intermediate written exams must take the oral part in the first session in January.
Upon request, the exam can be taken in english for Erasmus students.
Office hours
On student request, at agreed time
