Università Roma Tre

=======================PROGRAMMA INSEGNAMENTO: FISICA DELLA MATERIA + OTTICA=======================

======================= PROGRAMMA MODULO: FISICA DELLA MATERIA =======================
1. Fondamenti di Meccanica Quantistica.
Esperimenti base della Meccanica Quantistica e conseguenze concettuali. Equazione di Schroedinger, funzione d'onda, osservabili e operatori, stati stazionari. Buca di potenziale; Buca bidimensionale: degenerazione; Effetto tunnel; Doppia buca. Momento angolare. Spin. Particelle identiche. Cenni all'atomo di idrogeno. Numeri quantici e tavola periodica.

2. Elementi di Meccanica Statistica e di Fisica dei Solidi.
Densità degli stati. Richiami di termodinamica. Funzioni di distribuzione di Boltzmann, Bose-Einstein, Fermi-Dirac. Limite classico. Capacità termica: gas monoatomico, gas di oscillatori classici, gas di elettroni. Strutture cristalline. Reticolo diretto e reciproco. Solidi: legami. Vibrazioni reticolari e fononi. Densità degli stati fononica. Approssimazione di Debye. Capacità termica del reticolo.

3. Elettroni in strutture periodiche.
Elettrone indipendente. Elettrone libero. Teorema di Bloch. Elettrone quasi libero. Elettrone fortemente legato (Tight binding). Strutture a bande, zone di Brillouin e superfici di Fermi. Massa efficace, lacune, corrente. Conducibilità dc.

4. Semiconduttori.
Semiconduttori. Semiconduttori non degeneri. Densità degli stati efficace, livello di Fermi, azione di massa. Semiconduttori drogati. Densità dei portatori e livello di Fermi (potenziale chimico). Conducibilità e mobilità. Corrente di drift e di diffusione. Generazione e ricombinazione di coppie. Equazione della diffusione.

5. Fenomeni di trasporto.
Equazione del trasporto di Boltzmann. Approssimazione del tempo di rilassamento. Conducibilità termica elettronica. Effetto Seebeck, potenza termoelettrica; generatori Seebeck. Effetto Thomson. Effetto Peltier.

6. Magnetismo e Superconduttività.
Diamagnetismo classico. Paramagnetismo di Langevin. Cenno al paramagnetismo di Pauli.
Ferromagnetismo.
Generalità sui superconduttori. Effetto Meissner-Ochsenfeld. Campo critico e corrente critica.
Equazione di London. Superconduttori di tipo II.

======================= PROGRAMMA MODULO: OTTICA =======================
1. Diffrazione
- richiami sui fenomeni di propagazione ondosa. Interferenza e diffrazione.
- richiami sugli sviluppi in serie di Fourier
- sviluppo in onde piane
- formule per la propagazione diretta ed inversa
- esempi di trattazioni rigorose
- applicazioni: reticoli, fasci non diffrangenti, interferometri, ottiche diffrattive, multistrati dielettrici

2. Ottica di Fresnel - approssimazioni di Fresnel e di Fraunhofer
- applicazioni ad aperture rettangolari e circolari
- fasci luminosi e ottica parassiale
- fasci gaussiani
- applicazioni: lenti di Fresnel, collimazione e focalizzazione di fasci laser, risonatori ottici

3. Campi di speckle e teorica classica della coerenza
- proprietà statistiche del campo diffuso
- intensità mutua e gradi di coerenza
- correlazioni d'intensità
- densità spettrale incrociata
- applicazioni: spettroscopia di Fourier, misure astronomiche, tomografia ottica di coerenza

4. Sistemi ottici
- equazioni di base dell’ottica geometrica
- sistemi ottici centrati
- analisi matriciale dei sistemi ottici
- immagini in luce coerente e incoerente
- aberrazioni
- OTF e MTF
- applicazioni: principali sistemi ottici per la formazione di immagini e loro caratteristiche, filtraggio spaziale, elaboratori ottici, olografia

=======================TESTI INSEGNAMENTO: FISICA DELLA MATERIA + OTTICA=======================

======================= TESTI MODULO: FISICA DELLA MATERIA =======================

SONO ELENCATI I TESTI DA CUI SONO TRATTI GLI ARGOMENTI. SUL SITO SONO INDICATI I CAPITOLI E PARAGRAFI. LUCIDI E DISPENSE VENGONO DISTRIBUITI DURANTE IL CORSO ATTRAVERSO IL SITO WEB.
SITO WEB (AL MOMENTO DELLA REDAZIONE DI QUESTA NOTA): http://webusers.fis.uniroma3.it/

D. J. Griffiths, "Introduzione alla Meccanica Quantistica", Casa Editrice Ambrosiana. Traduzione italiana di "Introduction to Quantum Mechanics", Prentice Hall.

D. Halliday, R. Resnick, J. Walker, "Fondamenti di Fisica-Fisica Moderna", quinta ed., Casa Editrice Ambrosiana.

H. Haken, H.C. Wolf, "The Physics of Atoms and Quanta - Introduction to Experiments and Theory", 7th revised edition, Springer Berlin Heidelberg, 2005.
ISBN 978-3-540-20807-5 (Print) 978-3-540-29281-4 (Online)

D. Chowdhury, D. Stauffer, "Principles of Equilibrium Statistical Mechanics", Wiley

M. Razeghi, "Fundamentals of solid state engineering", Kluwer Academic Publishers, 2002.

G. Grosso, G. Pastori Parravicini, "Solid State Physics", Elsevier, 2000.

H. Ibach, H. Lüth, "Solid State Physics", 4th edition, Springer.

R. Marcon, "Proprietà Elettromagnetiche della Materia - Guida alle Lezioni", Casa Editrice CISU.

K. Fossheim, A. Sudbø, "Superconductivity - Physics and applications", John Wiley and Sons, Ltd.


======================= TESTI MODULO: OTTICA =======================

- F. Gori, "Elementi di Ottica", ed. Accademica (1995)
- Note a cura del docente