2017/2018

2018/2019

DM270

FIS/01 (FISICA SPERIMENTALE)

DIPARTIMENTO DI CHIMICA

CHIMICA

PERCORSO COMUNE

2°

Secondo Semestre (01/03/2019 - 20/06/2019)

6

48 ore di attività frontale

Italiano

ORALE

PERINOTTI PAOLO (titolare) - 3 CFU
COSTANZA SUSANNA - 3 CFU

Aver superato l'esame di Fisica Sperimentale con Laboratorio.

Il modulo teorico si propone sia di introdurre ed approfondire dal punto di vista teorico argomenti base di meccanica quantistica. Il formalismo verrò introdotto in modo sintetico ed applicato allo studio dei sistemi di maggiore interesse: oscillatore armonico ed atomo di idrogeno. L'obiettivo del modulo teorico è quello di fornire allo studente una adeguata comprensione della fisica che sta alla base della fenomenologia atomica e molecolare.

Il modulo di laboratorio si propone di approfondire alcuni argomenti di elettromagnetismo e di ottica, che saranno in parte trattati utilizzando concetti gia' noti agli studenti (numeri quantici, occupazione dei livelli energetici, ...), e di fornire esempi e applicazioni legati alla chimica.
Gli argomenti affrontati durante le lezioni frontali verranno applicati all'analisi di una serie di esperienze di laboratorio, che hanno lo scopo di rendere familiare lo studente con le basi del metodo sperimentale e di addestrarlo ad utilizzare gli strumenti di misura e ad interpretare correttamente i risultati sperimentali, confrontandoli con quelli previsti dalla teoria.

Nelle lezioni teoriche del modulo di laboratorio, vengono affrontati argomenti finalizzati alla realizzazione delle esperienze in laboratorio:
- approfondimenti di magnetismo nella materia: richiami delle equazioni di Maxwell nel vuoto, derivazione delle equazioni della magnetostatica in presenza di un mezzo, classificazione dei materiali in base alle proprieta' magnetiche, spiegazione in termini microscopici delle proprieta' diamagnetiche, paramagnetiche e ferromagnetiche dei materiali ed esempi applicati alla chimica, ciclo di isteresi di materiali ferromagnetici;
- fisica dei semiconduttori: richiami ai numeri quantici e ai livelli energetici, bande di energia (bande di valenza e di conduzione), energia di Fermi, classificazione dei materiali in conduttori, isolanti e semiconduttori in base all'occupazione delle bande energetiche. Approfondimenti sui semiconduttori: elettroni e lacune, drogaggio di tipo p e di tipo n, diodi, LED;
- ottica geometrica: la luce e lo spettro elettromagnetico, descrizione dei fenomeni e delle leggi della riflessione, rifrazione, dispersione cromatica, prisma ottico, accenni alle lenti sottili, principi di funzionamento di uno spettroscopio di Kirchhoff e Bunsen e sue applicazioni;
- ottica ondulatoria: principio di Huygens, esperimento di Young, diffrazione da singola fenditura, interferenza da due fenditure, reticoli di diffrazione, diffrazione di raggi X su reticolo cristallino.

Le esperienze di laboratorio riguardano:
- la misura di un ciclo di isteresi mediante l'utilizzo di un trasformatore di materiale ferromagnetico;
- la misura della costante di Planck attraverso LED;
- la taratura di uno spettroscopio a prisma e la misura della lughezza d'onda di righe spettrali incognite;
- la diffrazione e l'interferenza della luce utilizzando laser e fenditure singole e doppie.

Il modulo di laboratorio prevede esercitazioni sperimentali in laboratorio. Gli argomenti oggetto delle esperienze sono presentati e approfonditi durante alcune lezioni frontali, che precedono le attivita' in laboratorio.

Per il modulo di laboratorio, i testi di riferimento sono:
- Mazzoldi, Nigro, Voci, "Fisica, Vol. 2", Ed. Edises
- Serway - Jewett, "Fisica per Scienze ed Ingegneria - Vol. 2", Ed. Edises
- Halliday, Resnick, Walker, "Fondamenti di Fisica", Ed. CEI

L'esame prevede una prova orale congiunta per i due moduli che compongono il corso.

Per il modulo teorico, [...]

Per il modulo di laboratorio, durante la prova orale lo studente dovra' discutere delle esperienze effettuate: saranno verificate la comprensione delle attivita' svolte in laboratorio, la conoscenza dei fenomeni fisici oggetto delle esperienze di laboratorio e degli approfondimenti svolti durante le lezioni frontali, e la corretta interpretazione dei risultati sperimentali.

La frequenza alle esperienze in laboratorio e' obbligatoria.