- Oggetto:
- Oggetto:
Struttura della materia con laboratorio (corso A)
- Oggetto:
Atomic and solid state physics with Laboratory experiments
- Oggetto:
Anno accademico 2023/2024
- Codice attività didattica
- MFN1319
- Docente
- Paolo Olivero (Titolare del corso)
- Corso di studio
- 008703 Laurea in Fisica
- Anno
- 3° anno
- Periodo
- Secondo semestre
- Tipologia
- B=Caratterizzante
- Crediti/Valenza
- 9
- SSD attività didattica
- FIS/03 - fisica della materia
- Erogazione
- Mista
- Lingua
- Italiano
- Frequenza
- Obbligatoria
- Tipologia esame
- Scritto ed orale
- Prerequisiti
-
I corsi del 1o biennio e Meccanica Quantistica I
The courses of the first two years and Quantum Mechanics I
- Propedeutico a
-
Introduzione alle Nanoscienze
Introduction to nanosciences - Oggetto:
Sommario insegnamento
- Oggetto:
Obiettivi formativi
Questo insegnamento concorre agli obiettivi formativi del corso di laurea in Fisica orientati ad una solida formazione di base in fisica moderna, ed è volto a fornire le conoscenze fondamentali della fisica atomica (atomi a più elettroni), delle molecole semplici, dello stato solido e delle statistiche quantistiche.
L'insegnamento, integrato con la parte di attività laboratoriale (vedi il relativo sito CampusNet), fornirà anche un'introduzione ad alcune metodologie sperimentali adottate nell’ambito di Fisica della Materia, con l’obiettivo di far acquisire agli studenti confidenza nell'uso della strumentazione, autonomia di lavoro e di consolidare le competenze nell’analisi dei dati sperimentali e nella loro presentazione critica sotto forma di elaborato tecnico.
In compliance with the educational objectives of the degree course in Physics oriented to a solid basic training in modern physics and is aimed to provide an introduction to quantum statistics as well as to modern atomic, molecular and solid state physics.
The course, integrated with the laboratory part (see the CampusNet webpage), will provide an introduction to some experimental methodologies, with the objective to give students basic knowledge in the use of the instrumentation, autonomy of work and to strengthen skills in data analysis and in the preparation of technical reports on the conduction of experiments on the structure of the matter field.
- Oggetto:
Risultati dell'apprendimento attesi
Conoscenza e capacità di comprensione
- comprensione dei concetti alla base della moderna Fisica della Materia
- acquisizione dei modelli fisici che permettono una adeguata modellizzazione delle statistiche quantistiche ed una interpretazione dei fenomeni di fisica atomica, molecolare e dello stato solido
Capacità di applicare conoscenza e comprensione
- capacità di comprendere e padroneggiare i modelli fisici fondamentali per l'interpretazione dei fenomeni su scala atomica, molecolare o riguardanti la fisica dello stato solido e le statistiche quantistiche
- capacità di valutare gli ordini di grandezza, di svolgere calcoli elementari e di risolvere semplici problemi riguardanti la struttura della materia
Knowledge and understanding
- knowledge of the basic concepts of modern Matter Physics
- understanding of the physical models for a comprehensive interpretation of phenomena in atomic physics, molecular physics and solid state physics and for the application of the quantum statistics
Applying knowledge and understanding
- ability to understand and manage fundamental physical models to model quantum statistics and to interpret atomic, molecular or solid state phenomena
- ability to evaluate the order of magnitude of the physical observables, to perform basic calculations and to solve simple problems relevant to the structure of matter
- Oggetto:
Programma
L'insegnamento si articola su 48 h (corrispondenti a 6 CFU) di lezioni ed esercitazioni
- Fisica Atomica
- Atomo di idrogeno
- Atomo di elio
- Atomi multielettronici
- Sistema periodico degli elementi
- Fisica Molecolare
- Approssimazione di Born-Oppenheimer
- Metodo LCAO
- Molecola H2+
- Molecole biatomiche omonucleari
- Molecole biatomiche eteronucleari
- Statistiche quantistiche
- Statistica di Fermi Dirac
- Statistica di Bose-Einstein
- Radiazione di corpo nero
- Transizioni spontanee e stimolate
- Laser
- Fisica dello Stato Solido
- Struttura Cristallina
- Diffrazione dei raggi x
- Vibrazioni reticolari
- Concetto di fonone
- Capacità termica dei solidi
- Gas di Fermi
- Conduzione elettrica nei solidi
- Modello di Drude
- Modello quantistico
- Introduzione alla teoria delle bande
- Modello di Kronig Penney
- Metalli, isolanti, semiconduttori
Il programma dettagliato è riportato nella pagina e-learning/moodle dell'insegnamento.
Nota: il programma delle attività laboratoriali è riportato nella relativa pagina CampusNet.
The course consists of 48 hours (corresponding to 6 CFU) of lectures and numerical exercises
- Atom Physics:
- Hydrogen atom
- Helium atom
- Multi electron atoms
- Periodic system of elements
- Molecular physics:
- Born-Oppenheimer approximation
- LCAO method
- H2+ molecule
- Bi-atomic omonuclear molecules
- Bi-atomic heteronuclear molecules
- Quantum statistics
- Fermi-Dirac statistics
- Bose-Einstein statistics
- Black body radiation
- Spontaneous and stimulated transitions
- Laser
- Solid state physics
- Crystalline structure
- x-ray diffraction
- Lattice vibrations
- Phonons
- Specific heat of solids
- Fermi gas
- Electrical conduction in solids
- Drude model
- Quantum model
- Introduction to band theory
- The Kronig Penney model
- Metals, insulators, semiconductors
The detailed program is available at the e-learning page of the course.
Note: the program of the laboratory activities is described in the relevant CampusNet webpage.
- Fisica Atomica
- Oggetto:
Modalità di insegnamento
L'insegnamento si articola su 48 h (corrispondenti a 6 CFU) di lezioni ed esercitazioni che verteranno su 4 temi portanti: fisica degli atomi a molti elettroni, fisica molecolare, fisica dello stato solido e statistiche quantistiche.
La frequenza alle lezioni è facoltativa.
Per quanto riguarda le misure di gestione del quadro pandemico, le modalità di erogazione (in presenza, telematiche e/o miste) sono organizzate consistentemente con le disposizioni dell'Ateneo riportate a questo link.
Nota:le modalità di insegnamento riguardanti le attività laboratoriali sono disponibili alla relativa pagina CampusNet.
The course is organized on 48 hours (corresponding to 6 CFU) of lectures and numerical exercises .which will be focused on 4 main topics: physics of multi-electronic atoms, molecular physics, solid state physics, and quantum statistics.
Attendance at the frontal lectures is not mandatory.
With regards to the management of the pandemic situation, the course will be given (in presence, online and/or in mixed mode) by fully complying to the policies of the University of Torino described at this link.
Note: the teaching organization of the laboratory activities are given in the relevant CampusNet webpage.
- Oggetto:
Modalità di verifica dell'apprendimento
La verifica dell'apprendimento si svolgerà secondo le seguenti modalità
- una prova scritta riguardante esercizi di Fisica atomica e dello stato solido, volta a verificare la capacità dello studente ad applicare correttamente i modelli fisici fondamentali per l'interpretazione dei fenomeni su scala atomica, padroneggiare gli ordini di grandezza delle osservabili fisiche, svolgere calcoli elementari per risolvere problemi di fisica atomica e dello stato solido. La prova scritta (vedi ultima prova scritta) consiste in esercizi riguardanti problemi di fisica atomica, statistiche quantistiche e fisica dello stato solido; durata della prova scritta: 2 ore. Non sarà consentito portare alla prova scritta libri o appunti; saranno disponibili dati essenziali (e.g. costanti fondamentali, tabella periodica degli elementi ed alcune formule fondamentali) per poter svolgere gli esercizi. La valutazione della prova scritta sostenuta in una sessione d'esame vale per tutta la sessione e solo per quella. Nel caso ci siano due o più appelli nella stessa sessione lo studente che superi entrambi gli scritti della sessione si presenterà alla prova orale con l'ultima valutazione ottenuta.
- prova orale riguardante gli argomenti trattati nelle lezioni frontali , volta a verificare la conoscenza dei modelli fisici fondamentali riguardanti le statistiche quantistiche, la struttura degli atomi e delle molecole. Saranno ammessi al colloquio gli studenti che avranno superato la prova scritta con un punteggio di almeno 18/30. Il voto della prova scritta mantiene la sua validità per i diversi appelli di una singola sessione. Allo studente verrà richiesto di discutere quanto riportato nella prova scritta e di rispondere a domande riguardanti argomenti svolti durante l'insegnamento. Il voto della prova scritta mantiene la sua validità per tutta la sessione d'esame. Se la prova orale risulta insufficiente, si annulla il voto della prova scritta.
Importante: la frequenza alle attività laboratoriali ha una validità di 2 anni, dopo di che se non si è sostenuto l'esame di laboratorio è necessario svolgere nuovamente il laboratorio (su un'altra esperienza) e produrre una nuova relazione.
La valutazione finale sarà data dalla media dei punteggi ottenuti nelle 3 prove suddette (valutazione delle attività svolte in laboratorio, esame scritto ed esame orale).
Per la valutazione dell'attività laboratoriale, si veda la relativa pagina CampusNet:
The exam is organized as follows:
- a written exam regarding numerical exercises of atomic physics and solid state physics, aimed to verify the ability of the student to properly apply the fundamental physical models for the physical phenomena at the atomic scale, to master the order of magnitude of the physical observables and to solve problems relevant to material properties. The exam will consiste in numerical exercise of atomic physics, quantum statistics and solid state physics; the duration of the exam is 2 hours. Students will not be allowed to carry books or notes; synthetic notes (with fundamental constants, periodic table of elements, several fundamental formulas) will be available to support the students in the exam. The mark of the written exam taken in a session is only valid for that (whole) session. If two or more exams are scheduled in a session, a student that took both exams can undertake the oral exam with the last mark.
- an oral exam relevant to topics trated during the course lectures, aimed to verify the knowledge of the fundamental physical models relevant to the atom and molecular physics, statistical physics and solid state physics.Only students with a sufficient (i.e. 18/30) mark from the written exam will be admitted to the oral exam. The mark of the written exam is valid for all oral exams of the single exam session. The exam will be focused on the discussion of the written exam and on topics trated during the course lectures. The mark of the written exam keeps its validity for the whole exam session. If the student does not pass the oral exam, then the mark of the written exam loses its validity.
Important: the frequency of the laboratory sessions has a validity of 2 years. After these 2 years, if the student has not given the laboratory exam, he/she will have to follow again the laboratory sessions (with a different lab experience) and produce a new lab report.
The final mark will result from the average of the marks obtained in the 3 above-mentioned exams (evaluation of the laboratory activities, written exam, oral exam).
One the evaluatin of the laboratory activity, see the relevant CampusNet page:
- Oggetto:
Attività di supporto
La pagina e-learning/moodle dell'insegnamento riporta i) un eserciziario con numerosi temi svolti, e ii) un nutrito archivio video di esercizi svolti, a cui gli studenti possono far riferimento in vista dell'esame scritto.
Calendario delle sessioni di tutorato
Gio. 21/3 14-16 aula Magna
Mer. 27/3 14-16 aula Magna
Merc. 10/4 16-18 aula Magna
Gio. 18/4 16-18 aula Magna
Lun. 29/4 14-16 aula C
Gio 2/5 16-18 aula C
Mar 7/5 16-18 Franzinetti
Mer 8/5 14-16 aula C
Lun. 13/5 14-16 aula C
Mer. 15/5 16-18 aula C
Lun. 20/5 h. 14-16 aula C
Ven 24/5 h. 16-18 aula C
Lun 27/5 h. 14-16 aula C
Mer 29/5 h. 14-16 aula C
Lun. 3/6 h. 14-16 aula C
Mar 4/6 h. 14-16 aula Magna
Merc. 5/6 h. 14-16 aula C
Gio. 6/6 h. 16-18 aula Franzinetti
Ven. 7/6 h. 11-13 aula CThe e-learning/moodle webpage of the course includes i) a text containing numerous numerical exercises and ii) an articulated archive of video-recorded numerical exercises, to which the students can refer to in view of the written exam.
Tutoring session calendar
Thur. 21/3 2-4pm aula Magna
Wed. 27/3 2-4pm aula Magna
Wed. 10/4 4-6pm aula Magna
Thur. 18/4 4-6pm aula Magna
Mon. 29/4 2-4pm aula C
Thur. 2/5 4-6pm aula C
Tue. 7/5 4-6pm Franzinetti
Wed. 8/5 2-4pm aula C
Mon. 13/5 2-4pm aula C
Wed. 15/5 4-6pm aula C
Mon. 20/5 h. 2-4pm aula C
Fri. 24/5 h. 4-6pm aula C
Mon. 27/5 h. 2-4pm aula C
Wed. 29/5 h. 2-4pm aula C
Mon. 3/6 h. 2-4pm aula C
Tue. 4/6 h. 2-4pm aula Magna
Wed. 5/6 h. 2-4pm aula C
Thur. 6/6 h. 4-6pm aula Franzinetti
Fri. 7/6 h. 11am-1pm aula CTesti consigliati e bibliografia
- Oggetto:
- Libro
- Titolo:
- Fundamental University Physics, Vol III, Quantum and Statistical Physics
- Anno pubblicazione:
- 1980
- Editore:
- Addison Wesley Publishing Inc. 12th ed.,
- Autore:
- M. Alonso, E. J. Finn
- ISBN
- Obbligatorio:
- No
- Oggetto:
- Libro
- Titolo:
- Elementi di Struttura della materia
- Anno pubblicazione:
- 2002
- Editore:
- Hoepli Milano
- Autore:
- L. Colombo
- ISBN
- Obbligatorio:
- No
- Oggetto:
- Libro
- Titolo:
- Introduction to Solid State Physics
- Anno pubblicazione:
- 1996
- Editore:
- John Wiley & Sons
- Autore:
- C. Kittel
- ISBN
- Obbligatorio:
- No
- Oggetto:
- Libro
- Titolo:
- La fisica di Feynman, vol. 3, Meccanica Quantistica
- Anno pubblicazione:
- 2007
- Editore:
- Zanichelli
- Autore:
- R. P. Feynman, R.B.Leighton, M. Sands
- ISBN
- Obbligatorio:
- No
- Oggetto:
[5] The International System of Units (SI), a cura di "Bureau International des Poids et Measures".
[6] CODATA Internationally recommended values of the Fundamental Physical Constants from NIST.
[7] D. Hallyday, R.Resnik, K.S. Krane, Fisica 2, IV edizione,Casa Editrice Ambrosiana, Milano 1994.
[8] Peter William Atkins, Julio de Paula, Chimica fisica, Zanichelli 2012, ISBN: 9788808261380
Inoltre, sulla pagina moodle/e-learning dell'insegnamento sono disponibili:
- note in appoggio agli argomenti trattati a lezione,
- copia delle diapositive powerpoint presentate a lezione
- esempi di problemi risolti,
- dispense dei docenti con la fisica e la spiegazione delle esperienze
- manuali della strumentazione utilizzata
[5] The International System of Units (SI), a cura di "Bureau International des Poids et Measures".
[6] CODATA Internationally recommended values of the Fundamental Physical Constants from NIST.
[7] D. Hallyday, R.Resnik, K.S. Krane, Fisica 2, IV edizione,Casa Editrice Ambrosiana, Milano 1994.
[8] Peter William Atkins, Julio de Paula, Chimica fisica, Zanichelli 2012, ISBN: 9788808261380
On e-learning/moodle page of the course, the following material is available:
- lecture notes,
- copy of powerpoint slides of the lectures
- examples of solved numerical problems
- notes of the laboratory experiences
- manuals of employed instrumentation in the laboratory experiences
- Oggetto:
Note
È richiesta l'iscrizione all'insegnamento tramite
- registrazione mediante procedura CampusNet
- comunicazione ai docenti delle esperienze di laboratorio delle preferenze relative alla composizione dei gruppi di laboratorio ed ai turni di laboratorio.
Students are requested to enrol to the course by
- registering on the CampusNet procedure
- communicating to the teacher of the laboratory experiences their preferences with regards to the composition of laboratory groups and laboratory turns.
- Registrazione
- Aperta
- Oggetto:
