Prima Parte: Relativita’ Ristretta. Trasformazioni di Galileo. Relativita’ galileana. Elettromagnetismo e relativita’ galileana. Esperimento di Michelson-Morely. I postulati della teoria della relativita’ ristretta. Osservatori e misure di spazio e tempo. Relativita’ della simultaneita’. Trasformazioni di Lorentz. Diagrammi di Minkowski. Invarianza dell’ intervallo spazio-temporale. Contrazione delle lunghezze. Dilatazione dei tempi. Coni luce e causalita’. Composizione delle velocita’. Effetto Doppler. Paradosso dei gemelli. Quadrivettori. Gruppo di Poincare’ e gruppo di Lorentz. Grandezze covarianti e controvarianti. Tensori quadridimensionali. Tensore metrico. Leggi di traformazione dei campi. Quadrivelocita, quadri-impulso, quadriforza. Energia cinetica. Energia totale ed energia di massa. Equivalenza massa energia. Relazione tra momento ed energia. Particelle di massa nulla. Descrizione generale degli urti: urti elastici ed anelastici. Invarianti cinematici. Urti a due corpi. Urti elastici. Decadimenti. Tensore elettromagnetico. Equazioni di Maxwell in forma covariante. Trasformazioni dei campi elettromagnetici. Invarianti elettromagnetici. Particella carica in un campo elettrico e/o magnetico costanti.
Seconda parte: La crisi della fisica classica. Il problema del corpo nero: leggi di Stefan-Boltzmann e Wien. Modello di Raleigh-Jeans e ipotesi di quantizzazione di Planck. Effetto fotoelettrico e interpretazione di Einstein in termini di fotoni. Effetto Compton. I modelli atomici: modello di Thompson. Esperimento di Rutherford e modello orbitale. Modello di Bohr e quantizazione dei livelli energetici. Spettri atomici per gli atomi idrogenoidi. Formula di Rydberg. Esperimento di Franck-Hertz. Legge di Mosley. Ipotesi ondulatoria di de Broglie ed esperimento di Davisson-Germer. Onde classiche e particelle quantistiche. Derivazione euristica dell'equazione di Schroedinger. Postulato di Born ed interpretazione probabilistica della funzione d'onda. Principio di indeterminazione di Heisenberg sulla determinazione di posizione e momento di una particella. Equazione d’onda di Schrödinger stazionaria. Autovalori ed autofunzioni dell'operatore Hamiltoniano. Valori di aspettazione di un operatore. Particella libera e pacchetto d'onda. Particella in una buca di potenziale infinita. Potenziali costanti a tratti: onda evanescente ed effetto tunnel.
Seconda parte: La crisi della fisica classica. Il problema del corpo nero: leggi di Stefan-Boltzmann e Wien. Modello di Raleigh-Jeans e ipotesi di quantizzazione di Planck. Effetto fotoelettrico e interpretazione di Einstein in termini di fotoni. Effetto Compton. I modelli atomici: modello di Thompson. Esperimento di Rutherford e modello orbitale. Modello di Bohr e quantizazione dei livelli energetici. Spettri atomici per gli atomi idrogenoidi. Formula di Rydberg. Esperimento di Franck-Hertz. Legge di Mosley. Ipotesi ondulatoria di de Broglie ed esperimento di Davisson-Germer. Onde classiche e particelle quantistiche. Derivazione euristica dell'equazione di Schroedinger. Postulato di Born ed interpretazione probabilistica della funzione d'onda. Principio di indeterminazione di Heisenberg sulla determinazione di posizione e momento di una particella. Equazione d’onda di Schrödinger stazionaria. Autovalori ed autofunzioni dell'operatore Hamiltoniano. Valori di aspettazione di un operatore. Particella libera e pacchetto d'onda. Particella in una buca di potenziale infinita. Potenziali costanti a tratti: onda evanescente ed effetto tunnel.
- Docente: Flavio Seno