Struttura della materia 1

L'insegnamento ha l'obiettivo di fornire agli studenti le conoscenze di base delle proprietà microscopiche e spettroscopiche della materia, nei suoi stati atomici, molecolari e cristallini.

Al termine dell'insegnamento ci si aspetta che lo studente abbia acquisito le seguenti competenze e abilità:

1. Cogliere gli elementi di base di interazione radiazione-materia nell'approssimazione di dipolo elettrico (regole di selezione per transizioni atomiche). Distinguere e comprendere esperimenti di emissione e assorbimento.
2. Conoscere e comprendere la spettroscopia dell'atomo d'idrogeno e degli ioni a 1 elettrone: serie di righe, effetti relativistici, dipendenza dalla carica nucleare Z, momento angolare atomico, interazione con un campo magnetico statico. Acquisire l'ordine di grandezza delle scale di tempi ed energie associate.
3. Elementi di base di spettroscopia degli atomi e ioni a molti elettroni. La natura delle transizioni di core, ed ottiche degli atomi alcalini, e sapere valutare gli ordini di grandezza delle energie associate. Apprezzare le difficoltà associate alle shell atomiche incomplete, sapendo valutare alcune proprietà di base dello stato fondamentale atomico.
4. Chiarire la separazione adiabatica tra moto dei nuclei e moto elettronico.
5. Comprendere le diverse origini del legame molecolare.
6. Distinguere e interpretare gli spettri di molecole diatomiche.
7. Comprendere il significato microscopico di temperatura (ensemble canonico). Sapere interpretare in questi termini la statistica boltzmanniana di semplici sistemi ideali (molecole diatomiche, sistemi di spin).
8. Comprendere il modello a fermioni non interagenti per gli elettroni nella materia: principio di Pauli, significato dell'energia di Fermi, fenomenologia degli elettroni nei metalli (calore specifico e suscettività magnetica).
9. Saper interpretare gli spettri di radiazione emessi da corpi caldi in termini della statistica dei fotoni. Discutere gli esperimenti di spettroscopia in termini di relazione tra emissione spontanea/stimolata ed assorbimento.
10. Conoscere alcune strutture caratteristiche di materiali solidi cristallini, comprendere i principi di base che guidano la loro realizzazione in diversi materiali.
11. Comprendere il concetto di bande elettroniche nei solidi cristallini, la loro rilevanza per le proprietà di trasporto e spettroscopiche di metalli e semiconduttori.