Questo insegnamento, collocato nel I semestre del secondo anno, intende fornire le basi teoriche da utilizzare nei corsi di fisica e ingegneria per Ingegneri Elettronici ed Ingegneri Fisici dei semestri successivi. E' quindi un corso centrale per la futura formazione dell'ingegnere fisico ed elettronico.
Il corso è suddiviso in due parti: nella prima sono trattati argomenti fondamentali quali l'elettromagnetismo e le equazioni di Maxwell, l'ottica fisica e ondulatoria. Nella seconda parte gli studenti vengono divisi in due squadre, una formata dagli studenti iscritti al corso di Laurea in Ingegneria Fisica e l'altra formata dagli studenti iscritti al corso di Laurea in Ingegneria Elettronica. Per quanto riguarda gli studenti iscritti al corso di Laurea di Laurea in Ingegneria Fisica verrà affrontato il tema della crisi della fisica classica e della transizione alle basi della fisica moderna, con particolare riguardo alla fisica quantistica ed alle sue implicazioni metodologiche e pratiche. Per quanto riguarda gli studenti iscritti al corso di Laurea di Laurea in Ingegneria Elettronica verrà sviluppata la fisica quantistica necessaria per la descrizione delle proprietà elettroniche e ottiche della materia, con particolare riguardo alla classificazione dei materiali semiconduttori e metallici.

- Conoscenza della magnetostatica.
- Capacità di applicare la magnetostatica a problemi semplici.
- Conoscenza dei principi base dei campi elettrici e magnetici dipendenti dal tempo.
- Conoscenza delle equazioni di Maxwell.
- Capacità di applicare le equazioni di Maxwell per risolvere problemi elettromagnetici elementari.
- Conoscenza dell'ottica ondulatoria come conseguenza delle equazioni di Maxwell.
- Conoscenza delle leggi dell'ottica ondulatoria e delle proprietà delle onde elettromagnetiche.
- Capacità di applicare le leggi dell'ottica ondulatoria e geometrica in problemi base e in strumenti ottici semplici.
- Conoscenza preliminare delle leggi e dei principi della meccanica quantistica.
- Capacità di risolvere problemi elementari di meccanica quantistica
- Conoscenza delle statistiche quantistiche
- Capacità di usare le statistiche quantistiche nella descrizione delle proprietà della materia condensata

- Fisica di base (meccanica, termodinamica)
- Matematica di base e geometria

Correnti elettriche e magnetostatica (1 cr)
Campi elettrici e magnetici dipendenti dal tempo (1 cr)
Le equazioni di Maxwell (0,5 cr)
Onde elettromagnetiche (0,5 cr)
Ottica ondulatoria (0,5 cr)
Ottica geometrica (0,5 cr)

SQ1
Richiami di termodinamica classica (0,5 cr)
Inadeguatezza della fisica classica: descrizione di alcuni esperimenti cruciali e loro interpretazione, necessità di formulazione di una nuova teoria fisica. (0,5 cr)
Equazione e rappresentazione di Schrodinger. Proprietà degli operatori quantistici un rappresentazione di Schrodinger. Autofunzioni e autovalori di un operatore quantistico. Misura di una grandezza fisica. Principio di indeterminazione. (1 cr)
Analisi di problemi quantistici unidimensionali, cenni all'atomo e alla molecola di idrogeno, equazione di Schrodinger per una schiera infinita di buche di potenziale, elementi di meccanica statistica applicata a sistemi quantistici: l'oscillatore armonico, il gas di fotoni e di fononi (distribuzione di Bose-Einstein), la soluzione del problema del corpo nero, calore specifico dei solidi (modello di Einstein), il gas di elettroni (distribuzione di Fermi-Dirac). (2 cr.)

SQ2
Transizione dalle fisica classica alla fisica quantistica. (0,5 cr)
Equazione di Schrodinger. Misura di una grandezza fisica. Principio di indeterminazione. (05 cr)
Problemi quantistici unidimensionali, Equazione di Schrodinger per una schiera infinita di buche di potenziale. Elettroni nei solidi cristallini. (1 cr.)
Il gas di fotoni (distribuzione di Bose-Einstein), il gas di elettroni (distribuzione di Fermi-Dirac). (1 cr.)
Proprietà elettriche di semiconduttori e metalli (0,5 cr)
Interazione fotoni ' materia (0,5 cr)

Le esercitazioni in aula riguardano la risoluzione di semplici problemi, con applicazioni di quanto trattato nelle lezioni immediatamente precedenti. Può essere richiesto in taluni casi l'uso di calcolatrici scientifiche (personali, di ciascuno studente).

Selezione di capitoli dai seguenti testi:

M. Alonso, E. Finn, Elementi di Fisica per l'Università Vol. 2, Addison-Wesley 1969
M. Alonso, E. Finn, Fundamental University Physics Vol 3, Addison-Wesley 1968
K.F. Brennan , The Physics of Semiconductors, Cambridge Univ. Press 1999
E.M. Purcell, La Fisica di Berkeley 2 ' Elettricità e magnetismo, Zanichelli 1971
E. H. Wichmann, La Fisica di Berkeley 4 ' Fisica quantistica, Zanichelli 1973

I testi di riferimento, scelti tra quelli elencati, saranno comunicati a lezione dal docente titolare dell'insegnamento

Materiale messo a disposizione dai Docenti

I testi, scelti tra quelli elencati, saranno comunicati a lezione dal docente titolare dell'insegnamento

L'esame finale comprende uno scritto e un orale. Lo scritto comprende a) semplici problemi simbolici o numerici relativi agli argomenti principali. Ogni problema è articolato su 2-3 punti; b) quesiti a risposta multipla sui medesimi argomenti. Il voto massimo conseguibile nella parte di problemi è di 20 trentesimi, quello conseguibile nella parte di quesiti è di 10 trentesimi. Il tempo complessivamente assegnato per la prova è di 2 ore, e per superare lo scritto occorre ottenere un punteggio complessivo pari a 15 trentesimi. L'orale ha una durata di 15'-20', e riguarda tutti gli argomenti trattati nelle lezioni.
Il voto finale è una media pesata della valutazione di scritto e orale.