Ateneo - UPO

Richiami di Fisica Generale e Termodinamica.
Introduzione alla meccanica statistica.
Meccanica statistica quantistica.
Applicazioni alla Fisica Atomica, alla Fisica Molecolare e
allo Fisica dello Stato Solido.

- Ashcroft-Mermin, Solid State Physics, Saunders College Publishing (1976).
- Kittel, Introduzione alla fisica dello stato solido, Bollati Boringhieri (1971).
- Huang, Statistical Mechanics, Wiley, (1991)
- Zemansky, Calore e Temperatura, Zanichelli (1980)
- Chandler, Introduction to Statistical Mechanics, Oxford Univ. Press (1981)

Fornire conoscenze riguardanti i principi fondamentali di base della meccanica statistica e della fisica della materia, i principali risultati, gli aspetti rilevanti per la fisica atomica e per la scienza dei materiali. Sia da un punto di matematico fisico e applicativo.

Corsi di Matematica I, II, III. Corsi Fisica I, II.

Insegnamento frontale alla lavagna e/o con supporto informatico. Esercitazioni e problemi alla lavagna, discussione collegiale di
esercizi assegnati. Serie di esercizi tramite piattaforma DIR e lettura di un articolo scientifico collegiale su argomenti del corso.

Le studentesse e gli studenti con disabilità o con Disturbi Specifici dell’Apprendimento (DSA) o con
Bisogni Educativi Speciali (BES) possono richiedere servizi e strumenti specifici a loro dedicati
rivolgendosi allo Staff Sviluppo e Coordinamento Carriere e Servizi alle Studentesse e agli Studenti e
consultando la pagina dedicata del sito di Ateneo: https://uniupo.it/it/servizi/servizi-studenti-
disabili-e-dsa
Le studentesse e gli studenti con disabilità, DSA, BES, una volta preso contatto con lo Staff di Ateneo,
possono contattare la/il docente titolare dell'insegnamento in relazione alla declinazione delle
modalità di esame, in merito agli aspetti didattici.

La valutazione finale si baserà su una prova scritta ed una discussione orale. La prova scritta consisterà nella risoluzione di 3-4 esercizi simili a quelli svolti a lezione e utili per capire il grado di conoscenza e le abilità raggiunti dalla studentessa e dallo studente nell’esecuzione di esercizi. La discussione orale servirà a determinare la consapevolezza di quanto fatto durante la prova scritta e a valutare il grado di conoscenza degli aspetti teorici e le capacità ad esprimerli in maniera articolata. Per superare la prova la studentessa o lo studente dovrà dimostrare di conoscere ed aver compreso i concetti di base e la loro applicazione alla risoluzione di problemi. L’eccellenza viene raggiunta se la prova scritta risulta perfetta, dando prova di aver raggiunto un livello di conoscenza e abilità adeguato su tutto il programma del corso e dando prova di saper esporre in modo chiaro tutti gli argomenti richiesti durante la prova orale. Il livello di difficoltà corrisponde al programma svolto e ai testi di riferimento indicati.

0 - Richiami di meccanica e termodinamica dai corsi di fisica I e fisica II.
1 - Introduzione alle meccanica statistica e delle variabili statistiche.
2 - Meccanica statistica classica: gli ensembles di Gibbs.
L'insieme microcanonico: Collegamento con la termodinamica.
Formula dell'entropia.
Esempi e applicazioni dell'insieme microcanonico.
Paradosso di Gibbs e sua risoluzione.
L'insieme canonico: Funzione di partizione ed energia libera di Helmoltz. Esempi ed applicazioni dell'insieme canonico.
Teorema di Nernst. L'insieme gran-canonico: La funzione di partizione gran-canonica.
Esempi ed applicazioni dell'insieme gran-canonico.
3 - Introduzione alla meccanica statistica quantistica.
La matrice densità. Esempi ed applicazioni per sistemi ad una particella.
La matrice densità dell'oscillatore armonico. Sistemi di particelle identiche: Statistica di Bose-Einstein e di Fermi-Dirac.
La matrice densità per N particelle libere. I gas ideali quantistici.
4 - Fisica atomica: Fisica degli atomi a molti elettroni -
Atomo di elio e metodi di approssimazione a elettroni indipendenti
Sistema periodico degli elementi
5 - Fisica molecolare: Approssimazione di Born-Oppenheimer.
Molecola ione-idrogeno e metodo degli orbitali molecolari.
Legame ionico. Molecole biatomiche e poliatomiche.
Ibridizzazione.
6- Fisica dello stato solido: Struttura periodica dei cristalli e reticolo reciproco.
Diffrazione. Struttura a bande. Elettrone libero e conducibilita' elettrica nei solidi.

- Conoscenza e comprensione -
Studio delle basi teoriche (teoremi, definizioni) delle tecniche statistiche e studio della applicazione alla struttura della materia.
- Capacità di applicare conoscenza e comprensione -
Trasferimento dal contesto teorico a contesto pratico dell’applicazione delle tecniche apprese nell’ambito dei settori fisici interessati dalla presente laurea (energia per l’ambiente, fisica della salute, comunicazione della fisica).
- Abilità comunicative - Essere capaci di fornire in modo sia orale sia scritto i dettagli del calcolo e dei risultati dell’applicazione dei metodi a problemi di meccanica statistica.
- Capacità di apprendimento - Acquisizione di una buona padronanza dei metodi della meccanica statistica, in modo da poter espandere le proprie conoscenze nel proseguimento degli studi.