Materia Condensata

2007-2008

Obiettivi del corso:

Giovanni Bachelet Il corso si propone di completare il patrimonio di conoscenze su atomi, molecole e solidi acquisito nel corso di Struttura della Materia. In particolare intende completare un quadro introduttivo dei solidi con lo studio delle vibrazioni e del calore specifico reticolare, con l'approfondimento del legame fra bande di energia, conduzione elettrica e proprietà ottiche, e con l'effetto laser; e completare la descrizione di atomi e molecole con lo studio degli effetti a molti elettroni. A tale obiettivo si accompagna quello di un parallelo ampliamento delle conoscenze sulle tecniche d'indagine sperimentale di atomi, solidi e molecole. Vito D P Servedio

Esami, sessione di luglio 2008

Materiale didattico:

Calendario del corso:

settimana data ora tipo docente argomento
1 9-24-2007 1 lezione GBB notizie tecniche e introduzione al corso
1 9-24-2007 2 lezione GBB catena lineare Dipoppa pagg. 4-9
1 9-26-2007 3 lezione GBB catena lineare Dipoppa pagg. 10-15
1 9-26-2007 4 lezione GBB catena lineare Dipoppa pagg. 16-20
1 9-28-2007 5 lezione GBB cristallo 3D monoatomico Dipoppa pagg. 20-22
1 9-28-2007 6 lezione GBB cristallo 3D monoatomico, esempio fcc Dipoppa pagg. 22-24
2 10-1-2007 7 lezione GBB spazio per domande e risposte
2 10-1-2007 8 lezione GBB calore specifico classico Dipoppa pagg. 28-30; modello fcc con molle a primi vicini, pag. 24
2 10-3-2007 9 lezione GBB quantizzazione: fononi; energia e calore specifico reticolare (Dipoppa pagg. 31-33; 35-37)
2 10-3-2007 10 lezione GBB calore specifico reticolare: limiti di bassa e alta temperatura (Dipoppa pagg. 37-39)
2 10-5-2007 11 lezione GBB regime intermedio: modelli di Debye e Einstein (Dipoppa pagg. 39-41)
2 10-5-2007 12 lezione GBB fononi di un solido modello fcc (Dipoppa pagg. 24-25)
3 10-8-2007 13 esercitazione VS esercizi sulle bande di energia degli elettroni
3 10-8-2007 14 esercitazione VS esercizi sulle bande di energia degli elettroni
3 10-10-2007 15 lezione GBB modello fcc a molle: appunti 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, e zona di Brillouin
3 10-10-2007 16 lezione GBB la densità degli stati elettronici, richiami
3 10-12-2007 17 esercitazione VS zona di Brillouin di un reticolo triangolare regolare bidimensionale
3 10-12-2007 18 esercitazione VS esercizi su calore specifico e temperatura di Debye
4 10-15-2007 19 lezione GBB la densità degli stati elettronici, approfondimenti: appunti 1, 2, 3,...
4 10-15-2007 20 lezione GBB ...4, 5, 6, 7
4 10-17-2007 21 lezione GBB ancora sulla densità degli stati in 2D; compiti a casa per lunedí 5/11
4 10-17-2007 22 lezione GBB il livello di Fermi in un isolante cade proprio al centro del gap 1, 2, 3, 4, 5
4 10-19-2007 23 esercitazione VS esercizio sull'approssimazione Debye-Einstein
4 10-19-2007 24 esercitazione VS esercizio sul modello di elettrone quasi libero in un reticolo bidimensionale rettangolare
5 10-22-2007 25 lezione MC La fisica del laser: seminario del prof. Mario Capizzi
5 10-22-2007 26 lezione MC La fisica del laser: seminario del prof. Mario Capizzi
5 10-24-2007 27 lezione MC La fisica del laser: seminario del prof. Mario Capizzi
5 10-24-2007 28 lezione MC La fisica del laser: seminario del prof. Mario Capizzi
5 10-26-2007 29 lezione MC La fisica del laser: seminario del prof. Mario Capizzi
5 10-26-2007 30 lezione MC La fisica del laser: seminario del prof. Mario Capizzi
6 10-29-2007 31 lezione MC La fisica del laser: seminario del prof. Mario Capizzi
6 10-29-2007 32 lezione MC La fisica del laser: seminario del prof. Mario Capizzi
6 10-31-2007 33 lezione MC La fisica del laser: seminario del prof. Mario Capizzi
6 10-31-2007 34 lezione MC La fisica del laser: seminario del prof. Mario Capizzi
6 11-2-2007 35
6 11-2-2007 36
7 11-5-2007 37 esercitazione GBB densità degli stati elettronici in 2D (1MB!): svolgimento in aula del 1° esercizio a casa assegnato il 17/10
7 11-5-2007 38 esercitazione GBB calore specifico a basse T per un cristallo monoatomico modello di masse e molle (1, 2, 3, 4)
7 11-7-2007 39 esercitazione GBB svolgimento in aula degli esercizi 1-4
7 11-7-2007 40 esercitazione GBB banda s su reticolo honeycomb (esercizio 6): svolgimento dettagliato (1, 2, 3, 4) e relative figure 1, 2
7 11-9-2007 41 esercitazione VS precisazione sul modello Debye-Einstein
7 11-9-2007 42 esercitazione VS esercizi sui semiconduttori intrinseci e sulle masse elettroniche efficaci
8 11-12-2007 43 esercitazione VS simulazione d'esonero: un esercizio da risolvere in un'ora
8 11-12-2007 44 esercitazione VS soluzione dell'esercizio di cui sopra
8 11-14-2007 45 valutazione GBB+VS primo esonero
8 11-14-2007 46 valutazione GBB+VS testo: A, B.
8 11-16-2007 47 esercitazione GBB+VS correzione primo esonero: testo e soluzione
8 11-16-2007 48 lezione GBB Introduzione al nuovo ciclo sugli effetti a molti elettroni: sistemi a due elettroni (Carbone pagg. 1-4).
9 11-19-2007 49 lezione GBB due elettroni non relativistici senza campo magnetico, lo stato fondamentale è un singoletto:
Carbone pagg. 4-5 e appunti 1, 2, 3, 4, 5, 6
9 11-19-2007 50 lezione GBB elettroni non interagenti, ortoelio e paraelio; perturbazione al 1° ordine, tripletti favoriti rispetto ai singoletti:
appunti 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 e spettro dell'elio
9 11-21-2007 51 lezione GBB stime variazionali dell'energia di stato fondamentale nell'elio con funzioni a un parametro Z* e col metodo autoconsistente di Hartree; riferimenti: Bransden-Jooachain cap.6, Carbone pagg. 7-17, appunti 14, 15); qualche antica traccia forse utile...
9 11-21-2007 52 lezione GBB ...su sistemi di due elettroni e Hartree (1, 2) e su derivate funzionali e principio variazionale; infine: breve discussione di qualche domanda rimasta aperta, con un compito a casa che introduce agli atomi a molti elettroni della settimana prossima.
9 11-23-2007 53 esercitazione VS Correzione al campo centrale negli atomi a molti elettroni; Accoppiamento L-S; Termini spettroscopici: esempio del Carbonio (1s2)(2s2)2p3p
9 11-23-2007 54 esercitazione VS Termini spettroscopici per elettroni equivalenti: esempio del Carbonio (1s2)(2s2)(2p2); Prime due regole di Hund; Spin-orbita come perturbazione; Struttura fine;
Bransden pagg. 339-349
10 11-26-2007 55 lezione GBB spinori e spin-orbitali, determinante di Slater: dispensina pagg. 1-3
10 11-26-2007 56 lezione GBB elio e berillio, equazioni Hartree-Fock: dispensina pagg. 4-9
10 11-28-2007 57 lezione GBB domande e risposte su regole di Hund e loro origine fisica, accoppiamento LS e JJ, cuspide elettrone-elettrone (sulla cuspide vedere Carbone pagg. 32-34 per il singoletto e provare da soli a derivare la condizione per il tripletto)
10 11-28-2007 58 lezione GBB interazione e-e nelle molecole: la molecola di idrogeno neutra (vedi Carbone pagg. 18-23)
10 11-30-2007 59 esercitazione GBB esercizio e correzione in aula; oltre al testo trovate qui spunti per le risposte 3 e 4, in aula solo impostate.
10 11-30-2007 60 esercitazione GBB altri esercizi con soluzione
11 12-3-2007 61 lezione GBB ancora molecola di idrogeno neutra (vedi Carbone pagg. 24-30 e esercizio Ashcroft-Mermin)
11 12-3-2007 62 lezione GBB riepilogo su equazioni Hartree-Fock; correlazione = tutto quel che va al di là della descrizione possibile con un singolo determinante di Slater
11 12-5-2007 63 lezione GBB diffusione Rayleigh e Raman; spettroscopia Raman nelle molecole
(Bransden pagg. 436-439; Note sulla diffusione Rayleigh e Raman della luce )
11 12-5-2007 64 lezione GBB principio di Franck e Condon: transizioni elettroniche e vibrazioni molecolari
(Bransden pagg. 442-448; un modello utile: 1, 2, 3, 4, 5.)
11 12-7-2007 65 esercitazione VS regola di Landé per la struttura fine dei multipletti: esercizio; determinazione dei termini spettroscopici nel caso di accoppiamento j-j: esercizio
11 12-7-2007 66 esercitazione VS regole di selezione in approssimazione di dipolo nel caso di atomi con molti elettroni: Bransden pagg. 349-358
12 12-10-2007 67 esercitazione VS esercizi sulle regole di selezione in assenza di campo magnetico.
12 12-10-2007 68 esercitazione VS idem
12 12-12-2007 69 esercitazione GBB stati vibrazionali e transizioni elettroniche di una molecola biatomica: esercizio con soluzioni
12 12-12-2007 70 esercitazione GBB dimero, trimero, tetramero, catena lineare singola e doppia: un compito del febbraio 2001 (per ora senza soluzioni)
12 12-14-2007 71 esercitazione VS un compito del lontano aprile 94 ...
12 12-14-2007 72 esercitazione VS ... e relative risposte al quesito nr 1
13 12-17-2007 73 esercitazione VS un compito del lontano aprile 94 ...
13 12-17-2007 74 esercitazione VS ... e relative risposte ai quesiti nr 2, 3
13 12-19-2007 75 valutazione GBB+VS secondo esonero
13 12-19-2007 76 valutazione GBB+VS testo
13 12-21-2007 77 valutazione GBB+VS correz. secondo esonero
13 12-21-2007 78 valutazione GBB+VS soluzione
14 1-7-2008 79
14 1-7-2008 80
14 1-9-2008 81 lezione GBB approfondimento regole di selezione al 1mo ordine: termine lineare e quadratico nel potenziale vettore A; un'altra possibile scelta di gauge (appunti)
14 1-9-2008 82 lezione GBB ripasso e approfondimento regole di selezione al 1mo ordine per molecole biatomiche, coordinate elettroniche e nucleari (1, 2, 3, 4, 5) per le regole di selezione al 2ndo ordine (non svolte a lezione) vedi Landau vol. 4, paragrafi 60-62) vedi anche note sulla diffusione della luce (incomplete)
14 1-11-2008 83 lezione GBB Determinazione delle strutture cristalline con diffrazione X (Ashcroft-Mermin capitolo 6), prima parte
14 1-11-2008 84 lezione GBB Determinazione delle strutture cristalline con diffrazione X (Ashcroft-Mermin capitolo 6), seconda parte
15 1-14-2008 85 lezione GBB Modello semiclassico della dinamica elettronica (Ashcroft-Mermin capitolo 12, solo corrente continua)
15 1-14-2008 86 lezione GBB Modello semiclassico della conduzione nei metalli (Ashcroft-Mermin capitolo 13, solo corrente continua)
15 1-16-2008 87 lezione GBB Coesione nei solidi: stabilità di qualunque reticolo monoatomico di Bravais, pressione e costante reticolare di equilibrio, legame di van der Waals e ionico, potenziali di coppia. (Ashcroft-Mermin capitolo 20 e appunti: 1, 2, 3, 4, 5)
15 1-16-2008 88 lezione GBB Coesione nei solidi: legame metallico e covalente. La densità elettronica di valenza è molto diversa nell'atomo, nella molecola e nel solido e per capire il legame occorrono proprio gli stati di Bloch. Come mai (figura) il potenziale effettivo di uno ione sugli elettroni di valenza debolmente repulsivo vicino al nucleo? (vedi recente tesi di laurea compilativa, di Rita Termini, su questo stesso argomento)
15 1-18-2008 89 lezione GBB cenni agli pseudopotenziali (teoria delle perturbazioni e soluzioni autoconsistenti), e alla teoria del Funzionale Densità (approfondimenti e bibliografia qui); per questa teoria il Nobel 1998 per la chimica va a Walter Kohn, ebreo sfuggito nel 1938 allo sterminio, grande fisico anche escludendo il Nobel: altri risultati importanti in fisica dei solidi e fisica teorica (anomalia di Kohn e teoria della diffusione); organizza 40 Nobel contro la guerra in Iraq nel 2003, incontra il Papa al Giubileo del 2000 (1, 2).
15 1-18-2008 90 lezione GBB Presentazione del nuovo corso di Fisica Computazionale della Materia, prof. Tartaglia, secondo semestre (6 crediti, settore MAT/INF), formula analoga al corso di laboratorio sperimentale, esperimento numerico collegabile alla tesi.
L'ultimo impegno di Walter Kohn, promuovere l'energia solare: proiezione del DVD.
Giovanni B. Bachelet e Vito D.P. Servedio

Last modified: Wed Feb 20 17:11:43 CEST 2008 ¤@@